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"昆虫机器人"能飞还能游

时间:2015-10-26  来源:科技日报   发布:高端装备网 
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——可实现从空中到水下的无缝过渡

  

昆虫机器人.jpg

 

  1939年,一名俄罗斯工程师提出了“飞行潜艇”的概念,能从空中到水下实现无缝过渡,但几十年来,鲜有成功的设计先例。美国哈佛大学官方网站最近称,该校微型机器人实验室将飞行潜艇的设计向前推进了一步,他们设计的飞行蜜蜂,也就是“昆虫机器人”,既能在空中飞,也能在水中游。

 

  设计飞行潜艇面临着“相互冲突”的挑战,飞行器需要较大机翼提供升力,而水下航行器需要减少表面积来降低阻力。哈佛大学的工程师们从角嘴海雀身上找到设计的灵感,这种华丽的喙鸟是自然界最牛的“混合动力车”,能自由地往返于空中和水下。

 

  通过各种理论、计算和实验研究,角嘴海雀在空气中和水中的扑翼动力学机制非常相似,两种情况下,翅膀都是前后摆动,唯一的区别是摆动速度。

 

  此次设计出首个既能飞翔又能游泳的机器蜜蜂,它比曲别针还小一些,其微型翅膀的煽动频率可高达每秒120次。但它如此之小,分量如此之轻,根本没办法打破水面张力。为了克服这个障碍,机器蜜蜂会以某个角度悬停在水面,暂时关掉引擎,然后沉入水里下潜。

 

  水的密度是机器蜜蜂面临的第二重障碍。水的密度是空气的1000倍,若机器蜜蜂翅膀煽动的频率不加调整,则很容易被毁掉。为此,研究团队将这个频率从每秒120次降至每秒9次,但同时保持了煽动的动力机制以及相同的铰链设计。

 

  虽然这些设计保证了机器蜜蜂从空中到水下的无缝过渡,但反过来还不行,因为从水中出来时,还不能产生足够的升力,而这正是研究团队下一步要攻克的难点。

 

  对扑翼运动的分析并不只局限于昆虫大小的微型飞行器,这个理论有潜力用来设计出更大的仿生机器人。

 

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