在三倍陽(yáng)光強(qiáng)度下仿昆蟲(chóng)機(jī)器人自由飛行

RoboBee X-Wing機(jī)器人。圖片來(lái)源：哈佛微型機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室

科技日?qǐng)?bào)北京6月26日電 （記者張夢(mèng)然）《自然》雜志26日發(fā)表了一項(xiàng)工程學(xué)研究：美國(guó)哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款名為RoboBee X-Wing的仿飛行昆蟲(chóng)無(wú)纜機(jī)器人。這個(gè)小型機(jī)器人長(zhǎng)度不足5厘米，重量?jī)H為259毫克，可用于在狹窄空間執(zhí)行環(huán)境監(jiān)測(cè)或?qū)Ш饺蝿?wù)。

飛行器的能耗一般較高，小型飛行器尤甚。所謂“昆蟲(chóng)大小的飛行器”其實(shí)是很難實(shí)現(xiàn)的——對(duì)于像真實(shí)昆蟲(chóng)那么大的飛行器來(lái)說(shuō)，鋰離子電池這類商用電源可能重達(dá)飛行器實(shí)際質(zhì)量的數(shù)倍之多，因此這類機(jī)器人一般都需要纜繩連接外部電源。太陽(yáng)能電池是一種備受矚目的替代電源，但對(duì)于先進(jìn)的飛行器而言，無(wú)纜飛行所需的光照強(qiáng)度約為陽(yáng)光強(qiáng)度的5—7倍，超出了實(shí)際范圍。

此次，哈佛大學(xué)的諾阿·杰弗里斯、福萊爾·赫爾伯靈及其同事，在以前的研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款飛行器，成功解決了部分問(wèn)題。研究人員提高了致動(dòng)器效率，并用4個(gè)撲翼（此前為兩個(gè)）提升升力，從而無(wú)需過(guò)多增加對(duì)電源的需求，而飛行器的推進(jìn)效率也與體形類似的昆蟲(chóng)相當(dāng)。為了延長(zhǎng)飛行器壽命，研究人員使用了低電壓，飛行器能在該低壓狀態(tài)下維持短時(shí)間無(wú)纜飛行。

研究團(tuán)隊(duì)指出，仍需進(jìn)一步改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)持續(xù)室外飛行；且飛行器需要強(qiáng)光才能為起飛提供足夠動(dòng)力（陽(yáng)光強(qiáng)度的3倍以上）。但他們表示，此次新問(wèn)世的飛行器具有額外的載荷能力，可在今后的自主飛行實(shí)驗(yàn)中搭載更大的電源。

總編輯圈點(diǎn)

早在1989年，世界上第一臺(tái)仿昆蟲(chóng)機(jī)器人就出現(xiàn)了。數(shù)十年來(lái)，盡管仿生機(jī)器人越來(lái)越小，越來(lái)越輕量化，但模仿自然界飛行的昆蟲(chóng)依然不是一件簡(jiǎn)單的事，其需要空氣動(dòng)力、高效電池、高科技材料等多方位的技術(shù)支持。不過(guò)，這種微型飛行機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)對(duì)人類起到極大幫助——它們可以在倒塌的建筑物里、微小狹窄的空間中飛行，搜尋幸存者，用于災(zāi)區(qū)搜救行動(dòng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。