斯坦福研發(fā)能夠?qū)⑽矬w拉到重量的40倍小型飛行機(jī)器人

斯坦福研發(fā)能夠?qū)⑽矬w拉到重量的40倍小型飛行機(jī)器人

來自EPFL和斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種小型無人機(jī)，可以在強(qiáng)大的絞車，壁虎粘合劑和微型松樹的幫助下著陸然后移動重量為40倍的物體。

閉門只是眾多障礙之一，不再對洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)和斯坦福大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的小型飛行機(jī)器人構(gòu)成障礙。這些機(jī)器人配備了先進(jìn)的抓握技術(shù) - 靈感來自壁虎和昆蟲腳 - 并能夠與周圍的世界互動，它們可以協(xié)同工作，套上門把手，拉開門。

這些FlyCroTugs - 飛行，微型，牽引機(jī)器人 - 來自EPFL工程學(xué)院NCCR機(jī)器人總監(jiān)Dario Floreano和斯坦福大學(xué)工程學(xué)院Fletcher Jones主席Mark Cutkosky所經(jīng)營的實驗室。

FlyCroTugs是微型飛行器，研究人員對其進(jìn)行了修改，以便使用壁虎粘合劑和微型彈片將自己固定在各種表面上。由于這些機(jī)制，FlyCroTugs可以拉動重量超過40倍的物體，例如門把手，或者在救援場景中，相機(jī)和水瓶。其他研究人員生產(chǎn)的類似車輛只能拉動重量的兩倍。

斯坦福大學(xué)的研究生馬修埃斯特拉達(dá)說：“當(dāng)你是一個小型機(jī)器人時，這個世界充滿了巨大的障礙。” 埃斯特拉達(dá)在弗洛里諾的弗洛里亞諾智能系統(tǒng)實驗室(LIS)參與了這個項目，并且是科學(xué)機(jī)器人研究論文的主要作者。“通過結(jié)合我們車輛的空氣動力和連接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的互動力，我們能夠提出一些非常靈活，非常強(qiáng)大且非常小的東西。”

研究人員指出，FlyCroTugs由于尺寸大小，可以安全地穿越狹窄的空間并且非常靠近人。這使他們成為搜救任務(wù)的理想人選。通過在拖拽時緊緊抓住表面，微型機(jī)器人可能會移動碎片或定位相機(jī)以評估危險情況。

從大自然中汲取靈感

FlyCroTugs受大自然的啟發(fā)。當(dāng)研究人員開始研究一種速度快，體積小，機(jī)動性強(qiáng)且能夠移動大負(fù)荷的飛行器時，他們首先研究了黃蜂。

“黃蜂迅速飛向一塊食物，如果它太重而無法攜帶，它們會將它拖到地上。這一觀察結(jié)果是我們的方法的起源，“該論文的共同作者Cutkosky說。

通過分析黃蜂如何捕獲和運輸獵物的研究，研究人員能夠確定飛行相關(guān)肌肉與總質(zhì)量的比率，確定黃蜂是否攜帶獵物或拖拽它。黃蜂還激勵他們根據(jù)FlyCroTugs降落的位置開發(fā)各種附件選項。對于光滑的表面，機(jī)器人有壁虎夾持器，一種非粘性粘合劑，模仿壁虎復(fù)雜的腳趾結(jié)構(gòu)。它們通過在粘合劑和表面之間產(chǎn)生分子間力來堅持。

對于粗糙的表面，這些機(jī)器人配備了32個微型松針，一系列魚鉤狀金屬釘，可以單獨鎖定在表面的小凹坑上。為了牽引有效載荷，每個FlyCroTug都有一個絞盤，帶有電纜和微型滑板或壁虎夾持器。這是它唯一的固定功能; 其余的都是高度可修改的。根據(jù)預(yù)期的著陸表面，夾具的位置可以移動，研究人員可以添加部件 - 例如輪子 - 用于地面運動。將所有這些功能包裝在重量僅為幾盎司的小型飛行器上并不容易。

“人們傾向于認(rèn)為無人機(jī)是飛行和觀察世界的機(jī)器。但是飛蟲還可以做許多其他事情，例如散步，攀爬，抓取和建造。社會昆蟲甚至可以一起工作并結(jié)合他們的力量，“該研究的主要高級作者弗洛雷諾說。“通過我們的研究，我們發(fā)現(xiàn)小型無人機(jī)能夠?qū)⒆约汗潭ㄔ谥車谋砻娌⑴c其他無人機(jī)配合。這使他們能夠執(zhí)行通常分配給人形機(jī)器人或大型機(jī)器的任務(wù)。“

與世界互動

根據(jù)Cutkosky的說法，當(dāng)無人機(jī)和其他小型飛行機(jī)器人風(fēng)靡一時時，FlyCroTugs - 具有棲息，攀爬，推拉的能力 - 真正脫穎而出。使用兩個FlyCroTugs，研究人員能夠打開一扇門。他們還讓其中一人將一臺攝像機(jī)拖到了搖搖欲墜的建筑物的頂部，以便進(jìn)入室內(nèi)。接下來，他們希望能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制和同時飛行多輛車的物流。