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美国科学家成功打造微型昆虫机器人

据美国物理组织网站报道,近日,美国哈佛大学的工程师最新研制一种汽车差动齿轮百万分之一大小的新型差动齿轮,可用于控制航空微型机器人的飞行,未来可用于监控环境危害、森林火灾和其它对人类带来威胁的区域。

  这项最新技术首次实现微型飞行器被动地平衡空气动力,使它们的机翼能够响应风力、机翼损坏和其它实际中遇到的问题。哈佛大学工程和应用科学学院研究生普拉瑟维-斯里萨拉(Pratheev S. Sreetharan)是该项研究负责人,他说:“这种新型航空微型机器人的动力传动系统与两轮驱动汽车拥有共同的特征。两者都是从一对轮子或者机翼提供驱动力,但是我们设计的被动航空失衡控制差动齿轮(PARITy)仅相当于汽车差动齿轮的百万分之一,只有5毫米长,重量为0.01克,是汽车差动齿轮重量的百万分之一。”

  哈佛大学的科学家在《机械设计》期刊杂志上描述这种新型微型差动齿轮将在航空微型机器人中具有优异表现,最终可用于侦察对于人类较危害的区域。
  
  斯里萨拉和同事罗伯特-伍德(Robert J. Wood)认为,基于昆虫原理的航空微型机器人并不需要复杂的电子反馈线圈来精确控制翅膀的位置。伍德说:“由于航空微型机器人机翼产生的扭转力,我们对于机翼的位置并不感兴趣。我们的最新技术使用‘机械智能’来测定机翼的校准飞行速度,并测定影响机器人飞行平衡的其它作用力产生的振幅。”

  哈佛大学工程师称,这种新型差动齿轮可有效地调节飞行中产生的作用力,适宜与电子传感器和计算机系统相结合。它将使现代航空机器人的质量变得更小,其尺寸和重量更加接近于一些昆虫。

   他们还发现,即使当航空微型机器人机翼的至关重要部分被移除,被动航空失衡控制差动齿轮(PARITy)的动力传动系统也可产生自校正,使微型机器人在空中飞行保持平衡。在该微型差动齿轮驱动下,航空微型机器人的机翼可每分钟拍打6600次。

   目前,多国的科学家正在积极研究探索廉价的航空微型机器人,使其未来可部署于搜寻和营救操作,环境监控和探索对人类有害的环境。为了成功飞行穿越无法预测的环境,航空微型机器人必须实现逐秒级状态变化,通常昆虫飞行是通过协调一致地拍打翅膀,这一过程中运动学和空气动力学的基础性原理很难理解。

 

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