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美國華盛頓大學(xué)研究人員開發(fā)出一種小型機器人設(shè)備，可在下降過程中通過折疊形式來改變它們在空中飛行的方式。研究成果發(fā)表在新一期《科學(xué)·機器人》上。
論文截圖
這種微型飛行器重約400毫克，大約是一枚釘子重量的一半。當(dāng)從40米高的微風(fēng)中掉落時，可飄行一個足球場的距離。每個設(shè)備都是無電池設(shè)計，僅有太陽能收集電路和控制器，以觸發(fā)半空中的這些形狀變化。它們還攜帶了機載傳感器，以在飆升時測量溫度、濕度和其他條件。
展開狀態(tài)的微型飛行器。
圖片來源：華盛頓大學(xué)/侵刪
研究人員稱，折紙技術(shù)為微型飛行器開辟了新的設(shè)計空間，將來自樹葉幾何圖案的靈感與能量收集和微型執(zhí)行器相結(jié)合，飛行器就能模仿不同樹葉在半空中的飛行。在展開的平面狀態(tài)下，折紙結(jié)構(gòu)在風(fēng)中混亂地翻滾，類似于榆樹葉;但是切換到折疊狀態(tài)就會改變它周圍的氣流并實現(xiàn)穩(wěn)定的下降，類似于楓葉落下的方式。這種高能效的方法，可對微型飛行器的下降進行無電池控制。
團隊表示，這些飛行器系統(tǒng)解決了幾個設(shè)計上的難題，如足夠堅硬，以避免在發(fā)出信號之前意外過渡到折疊狀態(tài);又比如狀態(tài)之間能快速轉(zhuǎn)換，設(shè)備的板載執(zhí)行器只需大約25毫秒即可啟動折疊;它們還能在不受電源束縛時改變形狀，功率收集電路利用太陽光即可提供能量。
目前微型飛行器只能向一個方向過渡——從翻滾狀態(tài)到下降狀態(tài)，但允許研究人員同時控制多個微型飛行器的降落。未來該設(shè)備將能夠在兩個方向上過渡，也將支持在湍流風(fēng)條件下更精確地著陸。
