迷你飞行机器人_智能飞行机器人

2018-05-21 14:07

  人们一直在研究昆虫大小的飞行机器人,因为它有很多用途。比如测量大型农场的作物生长情况,或者嗅出气体泄漏。这些机器人因为太小而不能使用螺旋桨。因为尺寸小,这些机器人的制造成本很低,而且可以很容易地进入大型无人机无法进入的狭小空间。之前的飞行机器昆虫是有线的。他们需要的电子设备和控制翅膀的电子设备太重了,这些微型机器人无法随身携带。

迷你飞行机器人

  现在,华盛顿大学的工程师们第一次剪断脐带并增加了一个传感器,让他们的“机器人苍蝇”(RoboFly)第一次独立飞行。虽然机器人很迷你,但却是机器人史上一个巨大飞跃。该小组将于5月23日在澳大利亚布里斯班举行的机器人国际会议上展示其研究成果。

RoboFly比牙签稍重,由激光束提供动力。它使用一个微型的板载电路,将激光能量转换成足够的电力来操作它的翅膀。

在此之前,无线迷你飞行机器人的概念只出现在电影里。我们是否能够让他们在不需要电线的情况下工作?”合著者索耶·富勒说,他是美国大学机械工程系的助理教授。“我们新的无线RoboFly显示它们离现实生活更近了。”

  迷你飞行机器人在工程学上的挑战是拍打。翅膀拍击是一个耗电的过程,它的动力来源和机翼的控制器都太大太笨重,不能称为小型机器人。所以富勒以前的机器人昆虫,机器人蜜蜂,有一个电线链接。但是智能机器人应该能够自己操作。富勒和团队决定使用一束隐形激光束为他们的机器人供电。他们将激光束指向一个光伏电池,该电池连接在RoboFly之上,并将激光转换成电能。

     “这是一种最有效的方法,可以快速地将大量的能量传递给RoboFly,而不会增加太多的重量,”研究报告的合著者、UW的保罗·g·艾伦计算机科学与工程学院的副教授Shyam Gollakota说。尽管如此,激光本身并不能提供足够的电压来移动机翼。这就是为什么该团队设计了一种电路,将光伏电池的7伏电压提升到飞行所需的240伏电压。

为了让机器人能控制自己的翅膀,工程师们提供了一个主板:他们在同一个电路中加入了一个微控制器。

 

飞行机器人昆虫


      “微控制器的作用就像一个真正的昆虫的大脑会告诉翅膀的肌肉什么时候减速或者加速,”合著者维克拉姆·艾耶(Vikram Iyer)说,他是UW电子工程系的一名博士生。“在RoboFly上,它会告诉你的翅膀,比如“现在用力拍打”或者“不要拍打”。具体地说,控制器向主板中送电压,模拟真实昆虫翅膀的摆动。“它利用脉冲来塑造动力,”主要作者、机械工程博士生约翰内斯·詹姆斯(Johannes James)说。“为了使翅膀快速向前拍打,它会快速连续地发出一连串的脉冲,然后在你接近极限的时候减慢脉冲的速度。”然后它反过来使翅膀在另一个方向平稳地拍打。

  目前,RoboFly只能起飞和降落。一旦它的光伏电池脱离了激光的直接视线,机器人就会失去电力。但该团队希望能尽快控制激光,以便RoboFly能够盘旋和飞行。

Gollakota说,虽然RoboFly目前由一束激光驱动,但未来的版本可以使用微型电池或从无线电频率信号获取能量。这样,它们的电源就可以被修改为特定的任务。

Fuller说,未来的机器人也可以期待更先进的大脑和传感器系统,帮助机器人导航和完成自己的任务。

  他说:“我真的很想制造一个能发现甲烷泄漏的装置。”“你可以买一个装满它们的手提箱,打开它,它们就会飞到你的房子周围,寻找从漏水的管子里冒出的气体。”如果这些机器人能够很容易地找到漏洞,它们将更有可能被修补,从而减少温室气体排放。这是受到了真正的苍蝇的启发,它们真的很擅长四处寻找有味道的东西。所以我们认为这是一个很好的应用程序。

      更多关于迎宾机器人的介绍