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第一款不會炸機的無人機:遭遇碰撞就變軟

只要踏入無人機領域, 恐怕炸機的噩夢你早晚都會遇到, 區別的只是無人機能否修好了。 不過在自然界, 這種直接摔殘的情況卻並不多見。

舉例來說, 鳥類和昆蟲都會偶爾在空中衝撞些物體, 但通常它們都能全身而退, 這一切都要感謝數萬年來的進化, 它們的身體柔韌度十足, 這在關鍵時刻足以救命。

瑞士洛桑高等工業大學(EPFL)的機器人專家就向鳥類和昆蟲取經, 設計了一款彈性十足的四軸無人機, 炸機再也不會成為用戶的夢魘了。

眼下, 無人機也有三種主要的抗衝擊設計。 第一種是螺旋槳保護罩, 裝了它不但能防止無人機傷人, 還能在墜落時保護螺旋槳。 第二種抗衝擊設計重在吸能, 防止無人機墜落後摔得七零八落。 一般商家會用上柔韌性較好的連接器, 這樣一來無人機就不再“硬邦邦”的了。 不過這種設計也有問題, 那就是在飛行時遇到複雜天氣情況容易出現結構和穩定性問題。

第三種方式更加直接, 那就是給無人機裝上防護罩。 瑞士的 Flyability 公司去年就推出了可碰撞無人機 Elios, 在某些領域該無人機取得了不錯的使用效果。 不過, 這樣的設計也有問題, 那就是防護罩的加入讓無人機體積大了60%, 原本不該發生的碰撞可能也會變成不可避免的碰撞。 此外, 巨大的防護罩也增加了無人機的負擔, 降低了原本就不長的續航時間。

可碰撞無人機 Elios

與以上三種設計相比, EPFL 的創意更像是妥協的結果:只有當無人機真正撞上某物時, 其柔軟的特性才會被啟動。

雷鋒網瞭解到, 這款產品的設計靈感來自昆蟲的翅膀。 在飛行時, 昆蟲的翅膀需要足夠的硬度, 但在吸收衝擊時翅膀卻必須柔韌度十足, 為了取得兩者間的調和, 黃蜂進化出了一種特殊的連接機構:在發生碰撞時, 其整個翅膀可以逆壓縮。

簡單來說, 黃蜂翅膀可在軟硬兩種狀態間任意切換, 在不影響飛行的情況下獲得特有的機械彈性。

無人機的兩部分由磁力吸附在一起

EPFL 的四軸無人機用上了柔性框架, 無人機核心部位周圍圍著一圈磁性材料。 一旦碰撞發生, 整個柔性框架會從磁性材料上彈開, 吸收碰撞產生的能量。 當碰撞能量被抵消後, 無人機上的橡皮圈會將彈性框架拉回重新吸附在磁性材料上,

這樣一來無人機就不會因碰撞而炸機了。

這樣的設計讓 EPFL 的四軸無人機擁有了黃蜂的特性, 在飛行時它足夠堅硬, 穩定性和操控性都不會受影響, 在碰撞時卻能變身“安全氣囊”。

EPFL 的測試也證明了這一設計的可行性, 在 50 次碰撞後, 無人機並未受到永久性破壞。

EPFL 智慧系統實驗室的研究人員表示, 這種設計不但可以用在無人機上, 還能用在其他類型的機器人上。 有時為了動作的精准(還有其他原因), 機器人都被設計成鋼筋鐵骨, 這樣一來, 柔韌性成了它們的“軟肋”, 在執行抓取、移動甚至人機交互任務時, 它們很容易敗下陣來。

Via. Spectrum.ieee雷鋒網編譯

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