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2022-02-20 10:23

这只机器鹰在飞行时可以变形

robotic hawk

无人机很常见,很容易描绘出它们基本的设计变化。固定翼无人机看起来像微型飞机。还有一些使用螺旋桨——通常是四个——把自己拉到空中,有点像直升机。一些无人机结合了这些想法,通过使用小道具离开地面,然后在飞行时旋转位置,这样无人机的两侧就可以像翅膀一样提供升力。亚马逊的快递无人机做到了这一点,贝尔的大型货运公司也做到了这一点。

现在想象一下一只鸟是如何用它的翅膀和尾巴所能移动的所有方式在空中翱翔的。像这样的生物飞行感觉和其他小玩意的飞行感觉很不一样。但是瑞士的工程师们展示了一种模仿鹰飞行方式的机器鸟。他们的研究结果发表在今天的《科学机器人》杂志上。

他们的目标是创造一种像鸟一样的无人机,既能以高速巡航长距离(像固定翼飞机),又能保持高度的机动性。他们的创作灵感来自一种叫做北方苍鹰的真实鸟类。

瑞士洛桑联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne)的博士生、机器人专家恩里科·阿亚尼克(Enrico Ajanic)说:“这种鸟在森林里捕猎,所以它非常敏捷。”他们希望能够确定:“为什么这只北方苍鹰如此敏捷?但与此同时,(它)也相当高效——它也是一种候鸟。”阿亚尼奇说,通过创造一个能够完成这些不同飞行目标的机器人,他们可以制造出一种既能飞行又能飞行的机器。

norther goshawk

他认为,一架能够做到这一点的无人机,在城市环境中巡航将是非常棒的。他说:“大城市需要一架可以飞很长的距离的无人机,所以你必须非常高效。”“但与此同时,你还需要避开障碍,因为这些城市太拥挤了。”

其结果是由碳纤维和其他材料制成的LisHawk。它最大的翼展为3.4英尺。在某些方面,机器鹰很像真正的北方苍鹰。它的尾巴,可以向外扇形,长度相同——大约0.8英尺。它翅膀的外部部分(称为弦)大约有一英尺长,与它的生物对应部分大致相同。翅膀可以向外伸展,也可以向内缩。尾巴可以呈扇形展开,上下左右移动。这种变形能力使LisHawk能够扩大它擅长的飞行类型的范围;一架普通的无人机不会变成那样。

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不过,尝试用人造材料复制自然也有挑战。最主要的一点是机器鹰不拍打翅膀,而是使用螺旋桨。他说:“螺旋桨非常高效,从机械工程师的角度来看,它是一个简单的系统。”一架会拍打翅膀的无人机是很难制造出来的,想象一下相反的场景就很有趣了:一只鸟的喙上插着一个螺旋桨。

总的来说,Ajanic对他们在创造一架可变形的仿生飞机这一目标上取得的成绩感到满意。他说,这种技术可以用于其他无人机,以“提高它们的飞行性能”。

他说,对于快速巡航飞行来说,理想的配置是机翼和尾翼向内折叠,最低速度为每小时17英里。对于较慢但更灵活的飞行,速度降低到每小时9英里,尾巴和翅膀都扩大了。在航空领域,以这种方式在空中改变机翼形状是罕见的:像最初的《壮志雄心》(Top Gun)中的F-14战斗机这样的飞机就做到了。

LisHawk的前身是与之相似的鸽子机器人,鸽子机器人于今年1月首次亮相。与鸽子机器人不同的是,这只机器鹰并没有使用真正鸟类的羽毛——阿亚尼奇的团队设计了一个人工解决方案。

实际上,如果固定翼无人机和四轴飞行器仍然是行业标准,农村地区对它们来说更安全,从监管的角度来看有更好的飞行区域,那么短期内我们不太可能看到鹰或鸽子一样的机器人在城市中快速飞行。但这并不能改变一个事实,一个从生物学中找到灵感的机器人,简单地说,是非常酷的。