一種新型的微型無人駕駛飛機的拉力比它本身的重量大得多。
微型無人機小巧、快速、靈活,但其能施加的力量卻微乎其微。現(xiàn)在,情況有所改變。斯坦福大學和瑞士EPFL的科學家們創(chuàng)造了一種內置絞盤的微型無人機,它能夠舉起自身重量40倍的重物,并執(zhí)行簡單的機械任務,如開門。
斯坦福大學(Stanford University)機械工程師馬修•埃斯特拉達(Matthew Estrada)和他的同事駕駛一架無人機飛到一座部分倒塌的建筑前,機器人將自己固定在混凝土懸垂物上,將一個重達200克的負載量抬離地面,用攝像機觀察廢墟。
另一對無人機組隊打開了一扇沉重的門。一個機器人在門把手上掛了一個環(huán),把自己粘在門把手上,然后把門把拉下來。另一架無人機在門下塞了一個彈簧鉤,用一排微棘齒咬進地毯,把門拉開。
研究人員報告說,這種無人機附著在一個表面上,用一根電纜將其質量高達40倍的物體卷起來。與其他飛行機器人相比,這是一個顯著的進步,因為它們通常不能攜帶比自身重量重的物體。10月24日發(fā)表在《科學機器人》(Science Robotics)雜志上的這款手掌大小的新型飛行器可以在工廠工作,也可以幫助探索和搜救任務。
每架重達100克的四軸飛行器都配有壁虎式粘合劑或類似于小魚鉤的微棘,幫助它附著在各種表面上。在將纜繩系在物體上后,無人機飛向目的地,將自己錨定在著陸地點,并使用機械絞車將貨物拉入。這一系列事件使得無人機能夠在飛行中運送太重的物體。
設計的關鍵是在無人機底座上使用粘合劑:用于挖掘粗糙材料(如灰泥,地毯或碎石)的微型硅,以及用于抓玻璃的脊狀硅膠(受壁虎腳形態(tài)的啟發(fā))。微型硅和脊狀硅膠僅能粘附在單方向的表面上,這意味著其可以輕易分離。有了這些,盡管微型無人機的質量為100克,其能施加40牛頓的力或舉起4公斤的重物(約8磅)。
斯坦福大學生物仿生學和靈巧操作實驗室的博士生馬修埃斯特拉達(Matthew Estrada)表示,該設計靈感源于大自然,他是該論文的共同作者。該團隊將小型飛蟲視為最接近微型無人機的飛行昆蟲,并研究了黃蜂如何移動比自己更重的獵物。
埃斯特拉達告訴The Verge,“黃蜂經常會抓住大型獵物并將其移回巢穴。但若其沒有足夠的肌肉力量帶著獵物飛行,他們必須將獵物拖到地面上,用爪子抓住并一點點地移動它。”這些裝有絞盤的微型無人機名為FlyCroTugs,工作方式完全相同。
這種微型無人機有什么用途呢?至少可以開門。盡管埃斯特拉達指出,其團隊攻克時的過程十分艱難。他們必須建造一個適合門把手的鉤子,并花費數(shù)分鐘正確排列無人機。埃斯特拉達說:“這很有挑戰(zhàn)性,因為必須確保步驟正確。”
然而,這只是一個概念證明,我們可以創(chuàng)造操縱性微型無人機的想法十分誘人。一次性低價無人機團隊可以在未來一起工作,如在災難中為大型機器人清理瓦礫。大多數(shù)小型飛行物通過這些機制實現(xiàn)與環(huán)境的互動,微型無人機正在學習相同的技能。
在未來,重型無人機團隊可能會幫助在倉庫里拖貨,在工廠里轉動閥門,或者在災區(qū)清理廢墟。