本文轉(zhuǎn)摘于機(jī)器人網(wǎng)：
跟昆蟲大小相仿的飛行機(jī)器人可以完成一些比較耗時(shí)的任務(wù)，例如監(jiān)測大型農(nóng)場的作物生長或嗅探氣體泄漏。由于體型太小，這些機(jī)器人不能使用螺旋槳，只能拍打微小的翅膀飛行。但體型小的優(yōu)勢在于，這些機(jī)器人制造成本低廉，并且能輕易飛入大型無人機(jī)無法進(jìn)入的狹窄地方。
但目前的微型飛行機(jī)器人必須通過電線連接到電源，因?yàn)榻o它們提供電能以及控制它們翅膀的電子設(shè)備太重，無法隨身攜帶。RoboBee就是這樣一種通過拍動(dòng)“翅膀”飛行的微型機(jī)器人，它也需要系繩。
而現(xiàn)在華盛頓大學(xué)的工程師已經(jīng)開發(fā)出了RoboFly，這是一款無需系繩就能飛行的微型機(jī)器人，重量僅相當(dāng)于一根牙簽。該團(tuán)隊(duì)的一名成員、助理教授Sawyer Fuller曾是哈佛大學(xué)首批創(chuàng)建RoboBee團(tuán)隊(duì)的成員之一。他們在RoboBee的基礎(chǔ)上首次切斷了電源線，并給它增加了一個(gè)大腦。這也許是機(jī)器人領(lǐng)域的一小步，但卻是飛行機(jī)器人的一大步。研究團(tuán)隊(duì)將于5月23日在澳大利亞布里斯班舉辦的機(jī)器人與自動(dòng)化國際會議上發(fā)表其研究成果。
Sawyer Fuller表示，“此前，昆蟲大小的無線飛行機(jī)器人只存在于科幻電影中，我們讓這一切變成現(xiàn)實(shí)呢？顯然，我們?nèi)碌臒o線RoboFly更接近現(xiàn)實(shí)生活。”
其中的工程挑戰(zhàn)在于翅膀的扇動(dòng)，這是一個(gè)非常耗電的過程。對于一個(gè)微型機(jī)器人來說，電池和控制器都太笨重。所以Fuller以前開發(fā)的飛行機(jī)器人RoboBee有一條系繩，它通過電線從地面獲得能量和接受控制。
但一個(gè)飛行機(jī)器人應(yīng)該能夠自己控制。Fuller及其團(tuán)隊(duì)決定采用狹窄不可見的激光束為機(jī)器人供電。他們將激光束指向一個(gè)附著在RoboFly上方的光伏電池，并將激光轉(zhuǎn)換為電力。
華盛頓大學(xué)Paul G. Allen計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院副教授、另一位研究人員Shyam Gollakota表示，“這是在不增加太多重量的情況下快速向RoboFly傳輸大量電力的最有效方式。”
但是，激光本身并不能提供足夠的電壓來讓翅膀扇動(dòng)。因此，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，將光伏電池產(chǎn)生的七伏電壓提升到飛行所需的240伏電壓。
為了讓RoboFly能夠控制自己的翅膀，工程師提供了一個(gè)大腦：他們在同一個(gè)電路中增加了一個(gè)微控制器。
華盛頓大學(xué)電氣工程系博士研究生，另一名合作研究人員Vikram Iyer表示，“微控制器就像是真實(shí)蒼蠅的大腦一樣，告訴翅膀的肌肉何時(shí)發(fā)力。對于RoboFly而言，它會指揮翅膀‘現(xiàn)在努扇動(dòng)’或‘不要扇動(dòng)。’”
具體來說，控制器發(fā)送波形電壓來模仿真實(shí)昆蟲翅膀的扇動(dòng)。
第一作者、機(jī)械工程博士研究生Johannes James表示，“它使用脈沖來產(chǎn)生波形。為了讓翅膀快速地向前擺動(dòng)，它會連續(xù)快速地發(fā)射一系列脈沖，然后在接近波的頂部時(shí)減慢脈沖。然后反過來，使翅膀在另一個(gè)方向上平滑地?cái)[動(dòng)。”
目前，RoboFly還只能起飛和降落。一旦其電池不在激光的直射范圍內(nèi)，機(jī)器人就會逐漸耗盡電力并著陸。但是該團(tuán)隊(duì)希望很快能夠引導(dǎo)激光，使RoboFly能夠盤旋并飛得更遠(yuǎn)。
Gollakota稱，雖然RoboFly目前由激光束供電，但未來的版本可能使用微型電池或從無線電頻率信號中獲得店里。這樣，它們的電源就可以根據(jù)特定的任務(wù)進(jìn)行修改。
Fuller說，未來RoboFly還可能會有更先進(jìn)的大腦和傳感器系統(tǒng)，幫助機(jī)器人自行導(dǎo)航和完成任務(wù)。
他還表示，“我真的很想制造一個(gè)發(fā)現(xiàn)甲烷泄露的產(chǎn)品。你可以買一個(gè)裝滿他們的手提箱，打開它，他們會在你的大樓周圍飛行，尋找從漏氣管里冒出來的氣體。如果這些機(jī)器人能夠很容易地發(fā)現(xiàn)泄漏，它們將更有可能被修補(bǔ)，這將減少溫室氣體排放。這是由真正的蒼蠅啟發(fā)的，它們真的擅長四處尋找有氣味的東西。所以我們認(rèn)為這是RoboFly的一個(gè)很好的應(yīng)用。”
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