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昆虫启发的无人机在撞击时变形

近年来,机器人专家从日本的传统折纸实践中汲取了灵感,并提出了轻便,灵活(高度创新)的机器人和无人机。出现了两种折纸风格的结构:具有一定承重能力但如果超过该承重能力就会断裂的刚性结构,以及根本无法承受很大负载的柔性但有弹性的结构。

EPFL研究人员运用他们对昆虫翅膀的观察结果,开发了一种混合折纸无人机,视情况而定,该无人机可以变硬或变软。在空降时,该结构的刚性足以承受其自身的重量并承受螺旋桨的推力。但是,如果无人驾驶飞机撞上了东西,它就会变得柔韧性好,以吸收冲击,从而最大程度地减少损坏。这项研究已在达里奥·弗洛雷亚诺(Dario Floreano)的智能系统实验室中进行,已在《科学机器人》上发表。

三明治结构

无人机的回弹力来自刚性和弹性层的独特结合。拉伸弹性体膜,然后将其夹在刚性板之间。当系统处于静止状态时,两块板保持在一起并赋予结构刚度。但是,当施加足够的力时,板会拉开,结构会弯曲。

该研究的主要作者斯特凡诺·明切夫(Stefano Mintchev)说:“制造无人机时,我们可以赋予它特定的机械性能。” “例如,这包括定义结构从刚性转变为柔性的时刻。”而且,由于无人机在折叠时会积聚弹性势能,因此可以在指示时自动展开。

同时具有刚性和柔韧性的结构还具有其他潜在的应用范围。在研发无人机时,研究人员使用了相同的技术来制造柔软的抓地力。夹持器一旦达到一定的压力水平就会软化,以免损坏要拾取的物体。这也意味着它无法承受超出其容量的负载。

“机器人技术的当前趋势是创建能够适应给定功能并与人类一起安全运行的'软'机器人。但有些应用也需要一定程度的刚性。” Floreano说。“通过我们的系统,我们证明了您可以在两者之间取得适当的平衡。”

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