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在工厂里转动阀门

  微型无人机小巧、快速、灵活,但其能施加的力量却微乎其微。现在,情况有所改变。斯坦福大学和瑞士EPFL的科学家们创造了一种内置绞盘的微型无人机,它能够举起自身重量40倍的重物,并执行简单的机械任务,如开门。

  斯坦福大学(Stanford University)机械工程师马修•埃斯特拉达(Matthew Estrada)和他的同事驾驶一架无人机飞到一座部分倒塌的建筑前,机器人将自己固定在混凝土悬垂物上,将一个重达200克的负载量抬离地面,用摄像机观察废墟。

  另一对无人机组队打开了一扇沉重的门。一个机器人在门把手上挂了一个环,把自己粘在门把手上,然后把门把拉下来。另一架无人机在门下塞了一个弹簧钩,用一排微棘齿咬进地毯,把门拉开。

  研究人员报告说,这种无人机附着在一个表面上,用一根电缆将其质量高达40倍的物体卷起来。与其他飞行机器人相比,这是一个显著的进步,因为它们通常不能携带比自身重量重的物体。10月24日发表在《科学机器人》(Science Robotics)杂志上的这款手掌大小的新型飞行器可以在工厂工作,也可以帮助探索和搜救任务。

  每架重达100克的四轴飞行器都配有壁虎式粘合剂或类似于小鱼钩的微棘,帮助它附着在各种表面上。在将缆绳系在物体上后,无人机飞向目的地,将自己锚定在着陆地点,并使用机械绞车将货物拉入。这一系列事件使得无人机能够在飞行中运送太重的物体。

  设计的关键是在无人机底座上使用粘合剂:用于挖掘粗糙材料(如灰泥,地毯或碎石)的微型硅,以及用于抓玻璃的脊状硅胶(受壁虎脚形态的启发)。微型硅和脊状硅胶仅能粘附在单方向的表面上,这意味着其可以轻易分离。有了这些,尽管微型无人机的质量为100克,其能施加40牛顿的力或举起4公斤的重物(约8磅)。

  斯坦福大学生物仿生学和灵巧操作实验室的博士生马修埃斯特拉达(Matthew Estrada)表示,该设计灵感源于大自然,他是该论文的共同作者。该团队将小型飞虫视为最接近微型无人机的飞行昆虫,并研究了黄蜂如何移动比自己更重的猎物。

  埃斯特拉达告诉The Verge,“黄蜂经常会抓住大型猎物并将其移回巢穴。但若其没有足够的肌肉力量带着猎物飞行,他们必须将猎物拖到地面上,用爪子抓住并一点点地移动它。”这些装有绞盘的微型无人机名为FlyCroTugs,工作方式完全相同。

  

  这种微型无人机有什么用途呢?至少可以开门。尽管埃斯特拉达指出,其团队攻克时的过程十分艰难。他们必须建造一个适合门把手的钩子,并花费数分钟正确排列无人机。埃斯特拉达说:“这很有挑战性,因为必须确保步骤正确。”

  然而,这只是一个概念证明,我们可以创造操纵性微型无人机的想法十分诱人。一次性低价无人机团队可以在未来一起工作,如在灾难中为大型机器人清理瓦砾。大多数小型飞行物通过这些机制实现与环境的互动,微型无人机正在学习相同的技能。

  在未来,重型无人机团队可能会帮助在仓库里拖货,在工厂里转动阀门,或者在灾区清理废墟。



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