无人机终于能撞树但不坠落了

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在过去几年中, 无人机 已经能做很多疯狂的事了。它们可以以 100 英里/时的速度飞行,可以在水下飞行,还能从 1000 英尺外识别人脸。但它们碰到树枝依然没法逃脱摔倒地上的命运。

美国海军支持的一个研究项目于本周三在《生物灵感和仿生学》期刊上发表文章称,斯坦福大学的工程师们受蝙蝠和鸟类的启发,开发出了一种能轻易挤过狭窄空间,并从半空碰撞中恢复的无人机机翼,且无需任何控制。

当这种机翼碰到障碍物时,机翼会拍动,从而让“折纸一样”的机翼收缩并展开,这一切都发生在一次动作中。就像下图那样,遇到障碍后能折叠:

斯坦福大学机械工程助理教授,此次研究的合著者 David Lentink 表示:“这种机翼能在一次扑闪中展开,速度非常快,一秒钟能扇动 14 次。”

这一机翼的设计无需无人机操作员的控制,即可自然地收缩和展开。机翼的翼展约为 15 英寸长,由碳纤维和聚酯薄膜制作而成,折叠装置使用了特殊的 3D 打印关节。这种机翼能承受巨大的力量而不折断。此次研究的第一作者、博士生 Amanda Stowers 亲自测试了这一机翼,发现它在碰撞后能轻易恢复。

Lentink 表示:“哪怕你推或是敲这个机翼,机翼都能自动折叠。如果你想敲重点,可以用根铁棍来敲。但机翼的表现仍非常好,出乎我们所有人的预料。”

两人制作了一个计算机模型,模型显示,不管机翼多大或多小,只要它遇到障碍物就会折叠。无数的计算机和现实模拟显示,这种机翼设计都能成功地恢复。

遇到墙壁也会折叠

直面障碍 or 识别障碍?

这种机翼还没有经受飞行能力的测试,但 Lentink 表示不担心这种测试,因为扑翼无人机已经被证实能飞。他表示,目前他们主要关注的是找到一种方法来复制蝠翼和鸟翼的形态,尤其是鸟翼。随着研究的继续,他们希望能尽可能模拟出有羽毛的全能鸟翼。

Lentink 表示:“我们的最终目标是制作出可以大幅改变体积和形状的机翼。想象一下猎鹰收缩翅膀和张开翅膀时的情景。或者说鸽子。即便是高速飞行的鸽子也能做类似的事情。”

和许多研究人员一样,Stowers 和 Lentink 也获得了美国海军研究办公室的拨款,为美国海军开发能通过森林等稠密地区甚至是停靠在树上的无人机。Lentink 表示,目前的旋翼无人机相比扑翼无人机有很多优点,比如能效更高。但如果是在稠密地区或大风环境中飞行,就需要扑翼无人机了。

其他研究人员也在通过其他方式来解决这一问题,比如创造能更快侦测并对潜在障碍物做出反应的算法。但 Lentink 表示,鸟翼设计也能配合这些进展,从而创造出几乎不可动摇的无人机。

Lentink 表示:“即便算法完美无缺,要完全避免错误也很难。无人机能抵御碰撞无疑要好得多。这让一切事情都变得简单了。这一相对简单的解决方案能抵御这么大的冲击真的很让我们惊讶。”

via motherboard

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