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“ PigeonBot”使飞行机器人更接近真实鸟类,中国机械网,okmao.com
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“ PigeonBot”使飞行机器人更接近真实鸟类
2020年01月17日    阅读量:1915    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

尽最大的努力,即使是地球上最先进的机器人专家都在努力创造毫不费力的优雅和效率,以使鸟类在空中飞行。斯坦福大学研究人员的“ PigeonBot”迈出了一步,通过研究和证明羽毛飞行的独特品质来改变这种状况。

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从表面上看,PigeonBot看起来有点像学校项目中国机械网okmao.com。但是,很多想法都出现在这种看上去很随意的装置中。事实证明,鸟的飞行方式确实不是很了解,因为动态的机翼形状与单个羽毛的位置之间的关系非常复杂。


机械工程学教授大卫·伦特(David Lentink)挑战他的一些研究生:“剖析禽翼变形机制的生物力学,并将这些见解体现在具有真实飞行羽毛的变形生物杂交机器人中”,将普通鸽作为其模型-具有韧性Lentink钦佩。


正如他在接受《科学》杂志采访时解释的那样:


第一位博士生Amanda Stowers分析了骨骼运动,并确定我们只需要在机器人中模拟腕部和手指运动即可激活所有20个主要和20个次要飞行羽毛。第二个学生,劳拉·马特洛夫(Laura Matloff)发现了羽毛如何通过对骨骼运动的简单线性响应而运动。这里的机器人洞察力是,鸟的翅膀是一个巨大的驱动不足的系统,在这种系统中,鸟并不需要不断地单独致动每根羽毛。相反,所有的羽毛都通过将羽毛连接到骨骼的弹性韧带自动跟随手腕和手指运动。这是一个巧妙的系统,大大简化了羽毛位置控制。


除了发现对羽毛的单独控制比手动控制更自动化之外,该团队还发现,羽毛上的微小微观结构形成了一种单向维可牢尼龙搭扣型材料,使它们形成连续的表面,而不是一堆不连续的表面。这些和其他发现发表在《科学》杂志上,而由“第三位学生”埃里克·张设计的机器人本身在《科学机器人》中进行了描述。


Chang和团队使用40根实际的鸽子羽毛和超轻型框架,制造了一种简单的飞行器,该飞行器不会从其羽毛中产生升力-它的前部装有螺旋桨-但可以使用相同的类型来操纵和操纵像鸟类在滑翔时一样弯曲和变形。


研究小组研究了机翼本身的生物学特性,然后观察并调整了PigeonBot系统,发现该鸟(和机器人)在机翼部分缩回时使用了“腕部”,在伸展时使用了“手指”来控制飞行。但这是以一种非常优雅的方式完成的,它可以最大限度地减少思想和所需的机制。


PigeonBot的翅膀。您会看到,羽毛是通过弹性连接连接在一起的,因此,一根羽毛移动另一根羽毛。


这种事情可以为改进的机翼设计提供信息,目前,它们在许多方面都依赖一个多世纪前建立的原理。当然,客机不需要在短时间内潜水或滚动,但是无人机和其他小型飞机可能会发现此功能极为有用。


研究人员在《科学机器人》论文中写道:“此处介绍的动力不足的变形翼原理可能会激发出比以前认为的自由度更高的飞机和机器人更经济,更简单的变形翼设计。”


该团队接下来要做的是观察更多鸟类,以了解这些技术是否与他人共享。Lentink正在研究尾翼以匹配机翼,并分别在受猎鹰启发的新型生物启发机器人上进行工作,它可能还具有腿和爪。“我有很多想法,”他承认。



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