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华盛顿大学科学家利用折纸技艺开发出可在半空自动变形的无电池机器人
作者:张梦然 | 2023/9/18 14:52:45 | 浏览:968 | 评论:0

美国华盛顿大学研究人员开发出一种小型机器人设备,可在下降过程中通过折叠形式来改变它们在空中飞行的方式。研究成果发表在新一期《科学·机器人》上。

华盛顿大学科学家利用折纸技艺开发出可在半空自动变形的无电池机器人

论文截图

这种微型飞行器重约400毫克,大约是一枚钉子重量的一半。当从40米高的微风中掉落时,可飘行一个足球场的距离。每个设备都是无电池设计,仅有太阳能收集电路和控制器,以触发半空中的这些形状变化。它们还携带了机载传感器,以在飙升时测量温度、湿度和其他条件。

华盛顿大学科学家利用折纸技艺开发出可在半空自动变形的无电池机器人

展开状态的微型飞行器。
图片来源:华盛顿大学

研究人员称,折纸技术为微型飞行器开辟了新的设计空间,将来自树叶几何图案的灵感与能量收集和微型执行器相结合,飞行器就能模仿不同树叶在半空中的飞行。在展开的平面状态下,折纸结构在风中混乱地翻滚,类似于榆树叶;但是切换到折叠状态就会改变它周围的气流并实现稳定的下降,类似于枫叶落下的方式。这种高能效的方法,可对微型飞行器的下降进行无电池控制。

团队表示,这些飞行器系统解决了几个设计上的难题,如足够坚硬,以避免在发出信号之前意外过渡到折叠状态;又比如状态之间能快速转换,设备的板载执行器只需大约25毫秒即可启动折叠;它们还能在不受电源束缚时改变形状,功率收集电路利用太阳光即可提供能量。

目前微型飞行器只能向一个方向过渡——从翻滚状态到下降状态,但允许研究人员同时控制多个微型飞行器的降落。未来该设备将能够在两个方向上过渡,也将支持在湍流风条件下更精确地着陆。

总编辑圈点:

机器人正在持续“精进”!它们的形态、功能不断迭代升级,应用场景也在快速拓展。从形态上来讲,其外观不仅局限于机械手、机械臂、人形机器人,还发展出五花八门的新形态;从功能上来分,它们不仅会聊天、能处理流水线生产任务,还学会了绘画、跳舞、做手术等;从应用场景来看,它们已深入到一些更加细分、专业的场景中,例如执行地下管道监测、体内药物输送任务等。这些变化同时也意味着,机器人技术越来越需要与其他领域专业技术进行深度交叉和融合。

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