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受昆虫翅脉结构的启发,EPFL 研发一碰撞就变软的超强抗摔无人机

发布时间:2017-07-02   阅读:199次
受昆虫翅脉结构的启发,EPFL 研发一碰撞就变软的超强抗摔无人机
即使是抗摔能力一流的无人机,也经不起多次的折腾,但最近,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究员们设计了一种双刚度(dual-stiffness)的无人机结构框架,在进行多达 50 次测试实验后,依然完好无损。
通常情况下,耐摔的无人机无非就是加固了无人机硬件的材质,比如连汽车碾压都不怕的 Nimbus 无人机,正是采用了高强度碳纤维材料。
也有不少厂商会给无人机加上坚硬的框架以保护关键的元器件,瑞士的 Flyability 公司甚至直接给整个无人机套上了防护罩,但多一层保护也就意味着多一份重量,会增加电池负荷。
除了来「硬」的,也有一些团队尝试使用柔性材料来构建无人机,在遭受撞击时能「吸收」冲击力,比如,造型蠢萌的气球无人机 Ballooncam、瑞士球型软体无人机 Skye、被称为「无线风筝」的无人机 Sf-1 等,但软体材料降低了无人机的结构稳定性,因此难以适应复杂的天气情况。
EPFL 的研究员们在研究昆虫翅膀时发现,昆虫飞行中会经常撞到各种各样的障碍物,同时翅膀还保持着高频率的振动,翅膀也不会受到损伤,这得益于昆虫灵活的翅脉,它就像骨架一样能起支撑、加固的作用,在受到冲击时会发生变形来缓冲受到的冲击力。
因此EPFL 的研究员们另辟蹊径,创造出了一种双刚度,将「硬」与「软」结合的无人机结构,其「软」在无人机的四条框架,它是由柔性且只有 0.3mm 玻璃纤维制成,而「硬」的核心在是中心模块,周围包裹着一圈磁性材料。
在正常飞行时,磁性能锁住无人机框架保持刚性实现高效飞行,一旦碰撞发生,整个柔性框架会从这个磁性材料上弹开,使整个系统处于柔性状态以吸收碰撞时产生的能量,而当碰撞能量被抵消后,无人机上会将弹性框架拉回重新吸附在磁性材料上。
另外,这种结构不仅适用于无人机领域,「刚」和「柔」这两种特性还能使机器人变得更加灵活高效,在人机交互中也能极大提高安全性,应用在机器人领域中可大放异彩。
而这也不是 EPFL 研究员第一次在动物身上寻找设计灵感,在去年底,他们发现鸟类能调整自己翅膀的大小和形状来适应飞行,同理根据鸟类的双翼结构设计了一款带羽毛的无人机,其关节还能折叠运动,在飞行时,无人机的机翼就像鸟儿的一样,能自由地伸展和收缩。
不少发明创造都是来源于大自然的启示,要不然怎么说自然界的生物才是最伟大的发明家呢!
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