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利用折紙技藝——

無電池機器人可在半空中自動變形

2023年09月18日09:12 | 來源:科技日報
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  科技日報北京9月17日電 (記者張夢然)美國華盛頓大學研究人員開發出一種小型機器人設備,可在下降過程中通過折疊形式來改變它們在空中飛行的方式。研究成果發表在新一期《科學·機器人》上。

  這種微型飛行器重約400毫克,大約是一枚釘子重量的一半。當從40米高的微風中掉落時,可飄行一個足球場的距離。每個設備都是無電池設計,僅有太陽能收集電路和控制器,以觸發半空中的這些形狀變化。它們還攜帶了機載傳感器,以在飆升時測量溫度、濕度和其他條件。

  研究人員稱,折紙技術為微型飛行器開辟了新的設計空間,將來自樹葉幾何圖案的靈感與能量收集和微型執行器相結合,飛行器就能模仿不同樹葉在半空中的飛行。在展開的平面狀態下,折紙結構在風中混亂地翻滾,類似於榆樹葉﹔但是切換到折疊狀態就會改變它周圍的氣流並實現穩定的下降,類似於楓葉落下的方式。這種高能效的方法,可對微型飛行器的下降進行無電池控制。

  團隊表示,這些飛行器系統解決了幾個設計上的難題,如足夠堅硬,以避免在發出信號之前意外過渡到折疊狀態﹔又比如狀態之間能快速轉換,設備的板載執行器隻需大約25毫秒即可啟動折疊﹔它們還能在不受電源束縛時改變形狀,功率收集電路利用太陽光即可提供能量。

  目前微型飛行器隻能向一個方向過渡——從翻滾狀態到下降狀態,但允許研究人員同時控制多個微型飛行器的降落。未來該設備將能夠在兩個方向上過渡,也將支持在湍流風條件下更精確地著陸。

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(責編:李慧博、楊鴻光)

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