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PigeonBot使机器人更接近鸟状飞行

2020-01-17 18:41:39来源:

几十年来,科学家一直在尝试制造模仿鸟类飞行方式的机器。斯坦福大学的一个团队已经迈出了一大步。

该团队创造了PigeonBot —一种有翼机器人,据称它比迄今为止任何其他机器人都能更好地近似鸟类飞行的优美复杂性。

当一只鸟在空中so翔时,它会极大地改变其翅膀的形状,从而使发夹转弯并上下摆动。鸟类改变翅膀的形状远远超过飞机,而且鸟类飞行的复杂性给试图将鸟类飞行方式转变为机器人的科学家带来了重大的设计挑战。

最终,人们看到机翼做出的动作远胜于飞机的动作:“它实际上使机鸟可以飞行得更远,更长,机动性更好。”斯坦福大学机械工程学教授戴维·伦特恩克(David Lentink)说。“我真的也很喜欢飞机,但它不能和鸟相比。”

Lentink带领一个团队尝试找出鸟翅膀工作的一些独特方式。然后研究人员使用他们发现的东西创建了PigeonBot。他们在本周发表在“科学机器人”上的一篇论文中描述了该机器人。

研究人员使用普通的鸽子尸体试图弄清楚鸟类在飞行过程中如何控制羽毛运动。科学家曾认为羽毛可能是由个别肌肉控制的。但是他们了解到,鸟翅膀运动的某些方面比他们预期的要简单。

Lentink说,一些博士生意识到只要移动鸟的“手腕”和“手指”,羽毛就会落在适当的位置。他说,当鸟的手腕和手指移动时,“所有的羽毛也移动,它们也会自动移动。”“那真的很酷。”

该发现是鸟的手指对于操纵重要的一些初步证据。该团队使用40条鸽子的羽毛,弹簧和橡皮筋(连接到手腕和手指结构)在PigeonBot上复制了鸟的翅膀。当手腕和手指移动时,所有的羽毛也移动。

研究人员使用风洞来观察羽毛和橡皮筋设计在动荡的条件下如何工作。Lentink说:“大多数航空航天工程师会说这不能很好地工作,但是事实证明它非常强大。”

他们还指出了有关羽毛如何协同工作的有趣信息,这些羽毛可以帮助大多数鸟类在动荡的条件下飞行。在飞行过程中的某些时刻,例如当一只鸟伸展翅膀时,羽毛上的细小钩子就像魔术贴一样锁在一起。

Lentink补充说:“一旦羽毛分开太远,就会在羽毛之间形成微小的微观微观结构,将它们锁定在一起。这确实非常壮观。”“这需要巨大的力量将它们分开。”

这些微小的钩子很小,以至于即使通过显微镜也很难看到。然后,当一只鸟将其翅膀重新插入时,羽毛会自动解锁,就像定向魔术贴一样。分开锁住的羽毛,大多数鸟类都会听到声音。研究小组在《科学》杂志的另一篇论文中发表了这一发现。

值得注意的是,PigeonBot没有包含您可能与鸟的翅膀相关联的东西-拍打。设计师专注于整合机翼微妙的手腕和手指动作,因此该机器人似乎在飞行中在空中滑动。

东北大学的工程学教授Alireza Ramezani说:“这项工作给人留下了深刻的印象。他最近是一个创造了蝙蝠风格机器人的团队的成员。

他认为这标志着未来的无人机设计可能会脱离固定翼或旋转翼技术。与羽毛状的翅膀相比,那些较硬的翅膀可能对人类构成威胁。诸如“在人与空中系统之间的紧密交互方面,在未来的智慧城市中”这样的较软设计可能会更好。

Ramezani设想了以动物为灵感的机器人将在未来的监视或侦察工作中使用,甚至可能用于运送包裹。

Lentink说,他的团队发现的羽毛锁定技术也可能有一天会激发高科技的服装紧固件或专用绷带之类的东西。