飛行昆蟲(chóng)的機(jī)器人版本在許多應(yīng)用中具有很大的前景,但是在飛行中控制它們的偏航軸已經(jīng)被證明具有挑戰(zhàn)性。然而,一個(gè)新的蜜蜂機(jī)器人通過(guò)一個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)解決了這個(gè)問(wèn)題。
什么是偏航軸?如果你想象一架飛機(jī)有一條垂直軸,上下貫穿其重心,偏航描述了其機(jī)頭相對(duì)于該軸的橫向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)你在辦公椅上來(lái)回扭動(dòng)時(shí),你是在椅子的偏航軸上旋轉(zhuǎn)。
在撲翼MAV(微型飛行器)上,沿著這個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)一直很難控制。因此,這些微小的無(wú)人機(jī)在整個(gè)飛行過(guò)程中通常只朝向一個(gè)方向。
不過(guò),在以前研究的基礎(chǔ)上,Néstor O.Pérez-Arancibia教授和華盛頓州立大學(xué)的同事們創(chuàng)造了一個(gè)受蜜蜂啟發(fā)的機(jī)器人/無(wú)人機(jī),可以"做扭轉(zhuǎn)"。
該設(shè)備被稱(chēng)為"Bee++",它有四個(gè)由碳纖維和膠布制成的翅膀,每個(gè)翅膀都由一個(gè)單獨(dú)的執(zhí)行裝置操作。為了改變MAV的俯仰(機(jī)頭向上或向下),前翼的扇動(dòng)速度與后翼不同。而為了使它向一側(cè)或另一側(cè)滾動(dòng)(同時(shí)仍面向正前方),左翼和右翼又會(huì)以不同的速度拍打。
通過(guò)增加左前翼和右后翼,或右前翼和左后翼的拍打速度來(lái)實(shí)現(xiàn)向左或向右偏航--增加的幅度從每秒100次到160次。重要的是,相對(duì)于機(jī)器人的身體,前翼在一個(gè)方向上傾斜,而后翼則在相反方向上傾斜。
研究報(bào)告的共同作者Ryan Bena告訴我們:"通過(guò)將兩個(gè)翅膀安裝在一個(gè)特定的角度,另外兩個(gè)翅膀安裝在相同的角度,但向相反的方向傾斜,當(dāng)所有四個(gè)翅膀以相同的速度拍打時(shí),力和扭矩抵消,凈扭矩為零。然而,當(dāng)我們想產(chǎn)生一個(gè)偏航扭矩時(shí),我們只需獨(dú)立地改變每個(gè)翅膀的拍打速度,使凈扭矩不再為零。"
希望類(lèi)似Bee++的無(wú)人機(jī)最終能在狹小空間的搜救偵察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、甚至農(nóng)作物的人工授粉等應(yīng)用中找到用途。有關(guān)這項(xiàng)研究的論文最近發(fā)表在《電氣和電子工程師協(xié)會(huì)機(jī)器人學(xué)期刊》(IEEE Transactions on Robotics)上。