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飞行机器人可模仿灵巧飞行昆虫的空飞特技

American Association for the Advancement of Science

科研人员研发出了一种灵巧的扑翼机器人,后者为揭示飞行昆虫(如果蝇等)如何进行令人印象深刻的特技飞行表演(包括做快速的倾侧转弯)提供了新线索。据该报告披露,这种机器人独特的仿生飞行能力为研究昆虫飞行提供了一个有效的新型模拟物。尽管他们的设计长期受到飞行昆虫的启发,但这些飞行机器人也可用来更好地理解其自然界对应飞行动物在空中的灵巧飞行。昆虫属地球上最灵巧的飞行动物,它们能在抓捕猎物或躲避人类愤怒拍打之手时做快速的扭转迂曲。对令这些动作成为可能的空气动力学的研究通常会涉及对飞行的实体观察,所用的手段有高速摄影机、理论建模或用与外部电源连接的经缩放的机器人。然而,据作者披露,这些方法有局限性,或无法对与自由飞行有关的全程运动进行建模。Matěj Karásek和同事研发了一种具有4个扑动翼翅的自主性、自由飞行的仿昆虫机器人。该扑翼飞行器与蝇类类似,它们没有尾巴,因此其飞行位置和方向仅通过精确调整翅翼运动来控制;正因如此,该机器人可被用来研究范围广泛的飞行动物的飞行动力学和飞行控制。为证明其对动物飞行研究的潜力,Karásek等对机器人进行编程以模仿在果蝇中看到的躲避性快速倾侧转弯。他们发现,尽管该机器人比果蝇大55倍,但它能准确地复制果蝇的机动性能。这些结果揭示了用被动转化诱导的偏转扭矩偶联来实现快速倾侧转弯并尽量减少侧滑。在相关的《视角》中,Franck Ruffier讨论了这些仿生扑翼机器人的意义。

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