【中國傳動網 技術前沿】 由荷蘭代爾夫特理工大學微型飛行器實驗室(MAVLab)的研究人員開發的一種以昆蟲為靈感的新型飛行機器人發表在《科學》雜志(2018年9月14日)上。

微型撲翼機器人模仿昆蟲飛行最高時速可達25公里

與瓦格寧根大學和研究中心合作進行的首次自主、靈活和自由飛行的撲翼機器人實驗，提高了我們對果蠅如何控制攻擊性逃跑動作的理解。

除了在昆蟲飛行研究方面的進一步潛力外，該機器人出色的飛行質量也為無人機的應用開辟了新的領域。

飛行的動物通過拍打翅膀來控制飛行。

這使得小的自然飛行者，如昆蟲，可以在花朵附近盤旋，但也可以迅速逃離危險，這是每個人在試圖拍打蒼蠅時都看到過的。

動物飛行一直吸引著生物學家的注意，他們不僅研究它們復雜的翅膀運動模式和空氣動力學，還研究它們在這種靈活機動過程中的感覺和神經運動系統。

最近，飛行動物也成為機器人研究人員的靈感來源，他們試圖開發輕巧的飛行機器人，靈活、節能，甚至可以擴展到昆蟲的大小。

新型高度靈活的飛行機器人

代爾夫特理工大學的MAVLab研究人員開發出了一種新型昆蟲飛行機器人;迄今為止，其性能無與倫比，但卻是一個簡單和易于生產的設計。

與飛行昆蟲一樣，機器人的翅膀每秒拍動17次，不僅產生了保持空中飛行所需的升力，還通過機翼運動的微小調整來控制飛行。

受果蠅的啟發，這種機器人的控制機制已經被證明是非常有效的，它不僅可以在原地懸停，朝任何方向飛行，而且非常靈活。

“這款機器人最高時速可達25公里/小時，它甚至可以進行360度的翻轉等攻擊性動作，就像繞圈和滾桶一樣。”

Karasek，該研究的第一作者，該機器人的主要設計師說道。

“此外，33厘米的翼展和29克重的機器人，以其大小和卓越的功率效率，允許在充滿電的電池下飛行5分鐘或超過1公里。”

果蠅逃跑演習研究

除了是一種新型的自主微型無人機，這種機器人的飛行性能，加上它的可編程性，也使得它非常適合研究昆蟲飛行。

為此，代爾夫特理工大學與瓦格寧根大學進行了合作。

“當我第一次看到這個機器人飛行的時候，我驚訝地發現它的飛行和昆蟲的飛行非常相似，尤其是在操縱的時候。”

來自瓦格寧根大學和研究學院實驗動物學小組的弗洛里安·繆杰斯(FlorianMuijres)教授說:“我立刻認為我們可以用它來研究昆蟲的飛行控制和動力學。”

由于Muijres教授之前在果蠅上的工作，研究小組決定對機器人進行編程，模擬這些昆蟲在高敏捷度的逃跑動作中所假設的控制動作，比如我們試圖打它們時所使用的動作。

機器人的動作與果蠅的動作非常相似。該機器人甚至還能演示果蠅如何控制轉彎角度以最大化它們的逃跑性能。

“與動物實驗不同的是，我們完全可以控制機器人‘大腦’的活動。”

Karásek說:“這讓我們能夠識別和描述一種新的被動空氣動力學機制，這種機制可以幫助蒼蠅，也可能是其他的飛行動物，在快速傾斜轉彎的過程中控制它們的方向。”

未來應用的潛力

在DelFly項目中，MAVLab已經開發了10多年以昆蟲為靈感的飛行機器人。

MAVLab的科學領導者GuidodeCroon教授說:“受昆蟲啟發的無人機具有很高的應用潛力，因為它們重量輕，在人類周圍安全，而且比傳統的無人機設計更有效率，尤其是在更小的尺度上。”

然而，直到現在，這些飛行機器人還沒有意識到這種潛力，因為它們要么不夠靈活——比如我們的DelFlyII——要么需要一個過于復雜的制造過程。

在這項研究中，名為DelFlyclever的機器人建立在已有的制造方法上，使用現成的部件，它的飛行耐力足夠長，值得實際應用。

DelFlyNimble項目將在TTW項目中得到進一步發展，其目的是“像蜜蜂一樣敏捷”，是代爾夫特理工大學和瓦格寧根大學的合作項目，由荷蘭科學基金會NWO資助。