無電池機器人可在半空中自動變形

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。

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。

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。

【總編輯圈點】

機器人正在持續(xù)“精進”！它們的形態(tài)、功能不斷迭代升級，應(yīng)用場景也在快速拓展。從形態(tài)上來講，其外觀不僅局限于機械手、機械臂、人形機器人，還發(fā)展出五花八門的新形態(tài)；從功能上來分，它們不僅會聊天、能處理流水線生產(chǎn)任務(wù)，還學(xué)會了繪畫、跳舞、做手術(shù)等；從應(yīng)用場景來看，它們已深入到一些更加細(xì)分、專業(yè)的場景中，例如執(zhí)行地下管道監(jiān)測、體內(nèi)藥物輸送任務(wù)等。這些變化同時也意味著，機器人技術(shù)越來越需要與其他領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)進行深度交叉和融合。