复合型机器人

昆虫非凡的技能特征帮助它们在空中世界导航，包括所有的阵风、障碍和一般的不确定性。这种特性也很难在飞行中形成。机器人中等——但是麻省理工学院的副教授凯文·陈宇风已经建立了一个接近昆虫敏捷性的系统。

这项技术可以改善空气机器人它们的性能使它们能够在狭窄的空间中工作，并承受碰撞。

陈宇峰是电子工程与计算机科学系和电子研究实验室的成员。他研制的昆虫大小的无人机具有前所未有的灵活性和弹性。这种空气机器人由一种新型软致动器提供动力，它们可以承受真实世界飞行的物理痛苦。陈宇峰希望这些机器人有一天它可以帮助人类，给农作物授粉或者在狭小的空间里进行机械检查。

陈宇峰的研究成果出现在本月的《IEEE机器人学报》上。论文合著者包括麻省理工学院博士生任志坚和哈佛大学博士生徐思怡。香港城市大学机器人科学家Pakpong Chirarattananon。

通常情况下，无人机需要一个宽阔的空间，因为它们既没有足够的灵活性在狭窄的空间里航行，也没有足够的强度承受人与人之间的碰撞。“如果我们看看今天的大多数无人机，它们通常都很大，”陈宇峰说。“它们的大部分应用都涉及到户外飞行。问题是:你能创造昆虫规模的吗机器人可以在非常复杂杂乱的空间里活动？"

陈宇峰认为，“制造小空气。机器人挑战是巨大的。小拇指大小的无人机所要求的结构与大型无人机有本质的区别。大型无人机通常由电机驱动，但随着尺寸的缩小，电机会失去效率。所以陈宇峰说，对于昆虫来说，机器人“你需要找到替代品”。

迄今为止，主要的替代方案是采用压电陶瓷材料制成的小型刚性致动器。尽管压电陶瓷使第一代变小了机器人能飞，但它们相当脆弱。当你想做一个类似昆虫的东西时机器人有时候，这是一个问题——觅食的大黄蜂大约每秒钟都要承受一次碰撞。

陈宇峰设计了一种更加灵活的小型无人机，使用软性的致动器，而不是坚硬易碎的致动器。软致动器由涂有碳纳米管的薄橡胶圆柱体制成。当对碳纳米管施加电压时，它们会产生静电，从而挤压和拉长橡胶圆柱体。反复伸展和收缩导致无人机的翅膀跳跃速度很快。

陈宇峰的致动器每秒可以扇动近500次，使无人机具有昆虫般的弹性。“你可以在它飞行的时候打它，它可以恢复，”陈宇峰说。"它也可以做一些攻击性的动作，比如在空中翻筋斗."而它的重量只有0.6克，大约相当于一只大黄蜂的质量。这种无人机看起来有点像带翅膀的小胶带，但陈宇峰正在研究一种形状像蜻蜓的新原型。

“以厘米为单位。机器人康奈尔大学电子和计算机工程助理教授法雷尔·赫尔布林没有参与这项研究，他说:“飞行总是一项令人印象深刻的壮举。”由于柔性致动器的固有柔顺性，机器人你可以安全地撞上障碍物，而不会严重阻碍飞行。这个特性非常适合在混乱的动态环境中飞行，并且可能对许多现实世界的应用非常有用。"

Helbling补充说，实现这些应用的关键步骤是机器人无需目前执行器高工作电压所需的有线电源。“我很高兴看到作者将如何降低工作电压，以便有一天能够在现实世界环境中实现无绳飞行。”

制作昆虫状的机器人它可以提供一个了解昆虫飞行的生物学和物理学的窗口，这是研究人员长期探索的途径。陈宇峰的工作通过一种逆向工程解决了这些问题。“如果你想知道昆虫是如何飞行的，就造一个秤。机器人“这个模型很有启发性，”他说你可以扰动某个东西，看看它是如何影响运动学或流体力的变化的。这将有助于你理解那些东西是如何飞行的。”但陈宇峰的目标不仅仅是给昆虫学教材“添砖加瓦”。他的无人机也可以用来工业并在农业中发挥作用。

陈宇峰说，他的迷你飞机可以在复杂的机械中导航，以确保安全和功能。“想想涡轮发动机的检查。你会希望一架无人机在(一个封闭的空间)内移动，并使用一个小型相机来检查涡轮板上的裂缝。”

其他潜在的应用包括作物的人工授粉或灾难后的搜救任务。“所有这些东西对于现存的大。机器人他们都很有挑战性，”陈宇峰说。