飞行机器人相比地面机器人拥有诸多优势,但它们的能效显然不高。一款实验性新型机器人解决了这一问题,它利用机翼辅助机制进行跳跃,而非传统意义上的行走或飞行。该机器人由麻省理工学院、香港大学和香港城市大学(此前曾研发出Hopcopter)的科学家团队研发,重量不到 1 克,高略高于 5 厘米(2 英寸)。
由于其节能设计,据估计该机器人可以承载同等大小传统飞行机器人 10 倍的重量 麻省理工学院的梅兰妮·戈尼克
它配备了一根垂直放置的弹簧碳纤维杆,可以像弹簧单高跷一样跳跃。它的身体顶部有四片受昆虫启发的扑翼,由电控人造肌肉驱动。目前,该机器人与外部电源连接,并由外部运动跟踪系统引导。
机器人飞向空中
当机器人第一次掉落到地面时,其腿部弹簧在撞击时会被压缩,从而储存能量。
弹簧反弹时,能量被释放,将机器人推向空中。机器人的翅膀拍动提供额外的升力,使其能够跳跃高达 20 厘米(7.9 英寸),同时横向移动速度高达每秒 30 厘米(11.8 英寸)。即便如此,它消耗的功率仍然远低于实际依靠翅膀飞行时。
在跳跃的顶点,运动追踪系统会识别机器人的下一个着陆点,包括其角度和地形类型。随后,连接计算机的控制算法会计算机器人着陆到该点所需的速度和角度,以便成功完成下一次跳跃。
因此,机翼用于在飞机下降时调整其方向,以确保满足这些标准。通过这种方式,该机器人能够轻松越过障碍物,并穿越各种崎岖不平或倾斜的地形,而这些地形通常难以通过轮式或步行机器人。到目前为止,它已经成功越过草地、冰面、湿玻璃、不平坦的土壤,甚至动态倾斜的平板。与此同时测试表明,该机器人飞行相同距离所消耗的能量比传统无人机机器人少 64%。
由于该机器人非常节能,科学家们现在计划为其配备内置电池和运动追踪系统。它还可以装载额外的传感器,未来或许可以用于在灾难现场搜寻幸存者或探索危险环境等任务。
该项研究由萧逸轩、白松楠和关忠涛领导,其论文最近发表在《科学进展》杂志上。您可以在下方视频中看到该装置跳跃的过程。