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哈佛大学《自然》发表新驱动技术,让飞行机器人悬停且不受损伤

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哈佛大学研究人员发表在《自然》杂志上的一项最新研究,他们开发了一种由柔软的人造肌肉驱动的“机器人蜜蜂”(RoboBee),这种机器人在撞墙、坠地,或与其他机器人相撞时不会受伤,且首次有足够的功率密度和可控性来实现悬停飞行。

软驱动器因具有很强的弹性而被广泛用于制造移动机器人。然而,业内许多人一直怀疑它们是否可以用于飞行机器人,因为这些驱动器的功率密度不够高,因此很难控制。

为了解决功率密度问题,研究人员改进了材料。他们用介电弹性体制造这些软驱动器,这种材料具有良好的绝缘性能,且在施加电场时会变形。

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“机器人蜜蜂”(RoboBee)飞行实验

通过提高电极的导电性,研究人员能够在500赫兹的频率下操作驱动器,达到了以往类似机器人中所使用的刚性驱动器的水平。

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另一个挑战是,软驱动器系统往往会发生屈曲并变得不稳定。为了解决这一难题,研究人员建造了一个带有垂直约束螺纹的轻型机身,以防止驱动器屈曲。

在这些微型机器人中,软驱动器可以很容易地组装和更换。为了展示各种飞行能力,研究人员建立了几种不同的软动力机器人模型。双翼模型可以从地面起飞,但没有额外的控制;四翼双驱模型可以在杂乱的环境中飞行,能在一次飞行中承受多次碰撞;八翼四驱模型可以额外实现悬停飞行。

与传统机器人相比,这项技术的效率仍不是非常高。但哈佛大学认为,小型、低质量机器人的一个优点是它们比传统的驱动策略更好地吸收外部冲击。这将在潜在的应用中派上用场,例如在废墟中飞行执行搜救任务。研究人员希望能改进这项技术,最终实现商业化。

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