哈佛大学开发出既能飞翔又能潜水的两栖机器人蜜蜂

1939年,一位俄罗斯工程师提出了一种「飞行潜艇」——这是一种可以在天空和水中自由穿行的交通工具。尽管这看起来就像是出自于007电影,但是数十年来很多人都竭尽全力希望可以设计出具有空—水两栖的交通工具,但鲜有成功。然而现在,或许工程师已经朝这个方向又迈进了一步。 最大的问题就是相互冲突的设计要求:飞行器需要大的机翼产生升力,而水下交通工具需要最小化的表面积以减少阻力。为了解决这个问题,哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)的工程师们从海雀身上获得了灵感。这种鸟具有华丽的喙,是自然界最擅长的「混合动力车」之一,它采用类似于扇动的动作来通过空气或者水推动自己前行。「通过不同的理论研究、计算机模拟和实验研究,我们发现在空气和水中的扇动推进机制其实非常类似。在两种情况下,翅膀都是来回运动,唯一的区别就是翅膀扇动的速度不一样。」哈佛SEAS微型机器人实验室的研究生Kevin Chen说。该研究由美国国家科学基金会和Wyss研究所生物启发工程资助完成。 [embed]http://v.qq.com/page/t/g/l/t0171t394gl.htmlIn[/embed]   有了这项发现,哈佛SEAS微机器人实验室就开发出了一个可游泳的机器人蜂。 SEAS的研究人员介绍了这种可飞行、可游泳的昆虫状机器人——这种设计为未来空-水两栖机器交通工具铺平了道路,这是世界上首次。该研究发表在智能机器人和系统国际会议上,该论文的第一作者Chen也获得了最佳学生论文的殊荣。该论文的合作者包括研究生Farrell Helbling,博士后研究人员Nick Gravish 和 Kevin Ma,以及Robert J. Wood和Charles River教授。 这个机器人蜂是一个微型机器人,比一个回形针还要小,每秒可扇动其微型翅膀多达120次,能像昆虫一样飞行和盘旋。为了实现从空中向水中的转换,需要先解决表面张力的问题。这种机器人蜂非常小且质轻,因此不会打破水的表面张力。为了克服这样的困难,这种机器人蜂会以一定的角度盘旋在水的上空,然后突然关闭翅膀,一头扎进水里,从而完全浸没到水中。 接下来的问题是水的密度问题。该论文的第二作者Helbling说:「水的密度差不多是空气的1000倍,如果我们没有调整其扇动速度,其翅膀可能会被折断。」 该团队将翅膀的运动速度从每秒120下减少到了9下,但是并不改变其运动的机理。游泳型机器人可以通过改变其行程角来调整运行方向,和在空气中一样。同之前的飞行版本一样,它身上依然连着一根电线。为了防止它发生短路,该团队使用了去离子水,并在电路连接处涂有胶水。 尽管这种机器人蜂可以从空气中运动到水里,但是要想从水中返回到空气中则并不容易,因为如果不扇动翅膀很难获得足够的升力。这个问题的解决方案就是接下来的研究方向。   来自harvard,机器之心编译出品。编译:杨超。
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