翻滚跳跃不怕撞！MIT研发新昆虫无人机，1秒能扇

编译|高歌

编辑|云鹏

智东西3月3日消息，麻省理工学院（MIT）助理教授Yufeng Chen近期发表了一篇“昆虫”的论文，该长、宽都仅有几厘米，质量小于1克，在飞行中发生碰撞、翻滚也能迅速恢复飞行。

该论文名为《具有高度敏捷性的抗碰撞昆虫级软驱动空中机器人（Collision Resilient Insect-Scale Soft-Actuated Aerial Robots With High Agility）》，发表于IEEE Transactions on Robotics。

论文链接https://ieeexplore.ieee./document/9357346

一、模仿昆虫，做常规做不到的事

苍蝇、蚊子等昆虫可能是人们最讨厌的昆虫，因为这些昆虫不仅敏捷，还具备弹性。这种特性使它们可以在狂风、多障碍物等复杂情况下快速飞行，即使遭遇撞击也可以很快恢复。

通常来说，并不具备这样的特性，其飞行过程中需要宽阔的空间，并避免撞击。

Yufeng Chen和他的团队研发的“昆虫”无惧碰撞，可以在复杂、混乱的空间中移动。据悉，该具备前所未有的灵巧和弹性，即使飞行中被击中也可以在0.16秒内翻身恢复，翻筋斗等高难度动作也不在话下。

这种“昆虫”在工业、农业、搜救等多个领域都很有帮助。

如密闭发动机的内部检查、人工授粉和进入狭窄空间搜救等任务都可以由这种完成，而现有的常规则很难完成这些任务。

Yufeng Chen称，有时候尺寸并非越大越好。

康奈尔大学的助理教授Farrell Helbling认为，“昆虫”的研发是一项令人印象深刻的壮举，飞行中该无惧碰撞更是大大扩展了其实际用途。

二、重量仅6克，形似小磁带盒

Yufeng Chen及其团队研发的这款新型“昆虫”的质量仅有0.6克，大约和一只大黄蜂差不多重。其形状看起来有点像带翅膀的小磁带盒。

虽然“昆虫”的样子有点名不副实，这种为研究昆虫飞行的生物和物理科学家提供了一种新的研究途径。

研究昆虫飞行的科研人员可以改变一些的动力学和流体力学参数，并通过观察的运动状态如何变化，更加深入的了解昆虫飞行原理。

由于接近昆虫大小的与大型构造截然不同，Yufeng Chen及其团队已多年探索如何解决微型研发方面的挑战。

三、采用新致动器，每秒可扇近500次翅膀

早在2019年，这一研究团队关于微型的论文已经登上顶级学术期刊《自然》。过去两年，研究团队为了使更耐击打而设计更加优化的方案，使得新一代在功率密度等性能方面有了显著的提升。

大型通常使用电动机为其提供动力，对于“昆虫”来说，合适尺寸的电动机却很难提供足够的动力。

之前第一代微型采用的是基于压电陶瓷材料的刚性驱动器，这种刚性驱动器却非常脆弱，无法像昆虫一般从碰撞中恢复继续飞行，所以Yufeng Chen团队只能放弃这种方案。

Yufeng Chen为了解决碰撞问题，设计了一种新型介电弹性体致动器（DEA）。

这种弹性体致动器由碳纳米涂层包裹的薄橡胶圆筒制成，如果施加电压到碳纳米涂层，涂层就会产生静电力，挤压、拉长橡胶筒，而反复的伸长和收缩则使机翼快速跳动，其机翼每秒可拍动近500次，产生升力。

Farrell Helbling认为，该技术投入实用的下一步是使摆脱电源线的束缚。

目前由于弹性体致动器的工作电压较高，只能连线提供电压。如果Yufeng Chen团队能够降低操作电压，那“昆虫”将实现在现实环境中无绳自由飞行。

为了使更像昆虫，Yufeng Chen正在研发一种蜻蜓形状的原型机。

“昆虫”灵感正启发更多创新

仿生一直是领域的重要课题，德国费斯托公司曾研发一种“仿生蝴蝶”，能够像蝴蝶一样翩翩起舞，我国西北工业大学也曾研制出“信鸽”。

Yufeng Chen的在该领域潜力巨大，随着新材料与电源技术的改进，“昆虫”的性能仍有较大提升空间，其新型介电弹性体致动器设计巧妙，为仿生研究提供了新的思路。

来源Tech Xplore