這是蜜蜂？不，是四個翅膀的微型機器人
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對一些人來說，微型昆蟲機器人似乎只不過是有趣的、古怪的小玩意兒，但是這些網(wǎng)絡生物在搜索和救援、農(nóng)業(yè)和危險檢測等領域的潛力是巨大的。
但這些機器人在電源，傳感器，控制和穩(wěn)定性在微觀尺度上都存在著問題。美國南加州大學的研究人員正在從昆蟲身上汲取靈感，研發(fā)Bee+機器人，致力于解決穩(wěn)定性的問題。
微型昆蟲狀的飛行機器人已經(jīng)出現(xiàn)在人們視野里很長一段時間了。例如，2007年由美國國防部高級研究計劃局資助的機器人Fly只能做到上下浮動。
2008年，僅重3克的Delfly Micro被《吉尼斯世界紀錄大全》宣布為“世界上最小的配備相機的飛行器”。但當哈佛大學研發(fā)的80毫克的機器人在2013年首次飛行時，它讓Delfly Micro看起來像一只口袋里裝著磚頭的信天翁。
在本月提交給IEEE機器人和自動化信函的Bee+項目中，南加州大學研究團隊對機器蜜蜂的格式進行了擴展。
哈佛大學的機器人因為只有一對翅膀而限制了它的機動性，這使得飛行控制變得困難，飛行穩(wěn)定性也有些波動。有了一對機翼（每個機翼由一個微小的25毫克的壓電驅動器控制），機器人的操作員可以控制滾轉、俯仰和推動，但不會使機器人偏離航線。
南加州大學的研究小組觀察到，為了能夠增加偏航控制，蜜蜂+確實需要四個翅膀，就像真正的昆蟲一樣，但這有可能增加機器人的重量。機器人身上的執(zhí)行器已經(jīng)占到了80毫克總量的50毫克，再加上兩個會使這個微型機器人太重而不能飛行。
所以，南加州大學的團隊制造了更輕、更好的執(zhí)行器。哈佛RoboBee使用的是由三層組成的雙模驅動器。兩個外層壓電層通過信號交替收縮，這反過來又使內(nèi)層前后彎曲，從而像昆蟲的翅膀一樣拍打它。
相反，南加州大學的團隊創(chuàng)造了unimorph執(zhí)行器。這些裝置只使用了一條壓電材料就可以使得無源層來回移動。由此帶來的飛行控制改進意味著Bee+能夠沿著一條路徑飛行并避開障礙物，因為這些unimorph執(zhí)行器更簡單，它們的制造成本也更低。
事實上，unimorph執(zhí)行器的重量只有雙形態(tài)版本的一半，這意味著即使有四個33毫米長的翅膀，Bee+的重量也只有95毫克。而且由于整個機器人的負載分布在四個翅膀上，而不是兩個，Bee+的耐用性和預期壽命預計將遠遠超過其他兩翼機器人。
然而，微型飛行器的未來之路仍然是十分艱難的。Bee+的重量是大黃蜂的10倍左右，機載電源和微電路的問題仍然需要解決，需要許多不同學科的技能。
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