无人机：不是我想长腿，《Nature》论文说这样更省力

「这天下上有一种鸟是不脚的，它只能始终飞，飞累了就睡在风里，这种鸟一辈子只能下地一次......」这种神奇的无脚鸟，是王家卫在《阿飞正传》中留下的经典意象，也是这部片子最触民气弦的隐喻。而在事实天下中，「无人机」应当算是最濒临无脚鸟的存在。但却有这么一个研讨团队，非要给「无脚鸟」装上脚。在瑞士日内瓦湖畔，洛桑联邦理工学院（EPLF）不只是呆板人专家们的圣地，更是种种小鸟的「快活年夜本营」。但是，小鸟们当初仿佛不太热衷于飞翔了，更爱好在空中上悠哉游哉地漫步，横竖好吃的各处都是。「每当我在校园里碰到乌鸦时，我都市察看它们是怎样行走、跳过或跃上阻碍物，以及怎样腾飞的，」EPLF 智能体系试验室的博士生 Won Dong Shin 说道。「经由过程我的察看，即便只要要用同党就能腾飞，但鸟儿们老是以腾跃作为起步。」Shin 将他的发明转化成了论文，探究了鸟类为何经由过程腾跃腾飞，以及怎样将这一特征利用到牢固翼无人机上。这篇论文已被《Nature》接受并宣布。论文题目：Fast ground-to-air transition with avian-inspired multifunctional legs论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08228-9传统的牢固翼无人机平日须要跑道或弹射器才干腾飞，而 Shin 开辟的 RAVEN（Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments）无人机则采取了仿生鸟腿计划，让无人性能像乌鸦一样腾跃腾飞，并在空中上机动挪动。早在 2019 年，南非就有一家叫 Passerine 的创业公司提出了相似的计划，为货运无人机装上机器腿来辅助腾飞。这个计划很受欢送，由于无人性能飞得更远、续航更久，比在机身上装置多个螺旋桨要高效得多。「咱们跟 Passerine 都想让牢固翼飞翔器可能腾跃腾飞，」Shin 说明说，「但咱们的目的不太一样。Passerine 只存眷怎样让无人机起跳，而咱们的 RAVEN 想做的不止于此。」仿生计划的无人机多功效腿部计划让 RAVEN 更濒临实在的鸟类。固然这些机器腿的庞杂性跟功效性还远不迭实在的鸟腿，但经由过程模拟年夜天然的聪明，比方像弹簧一样能贮存跟开释能量的「天然肌腱」，以及能机动抓握的机器脚趾，RAVEN 曾经能像真正的鸟儿一样轻巧地行走、腾跃了。只管名叫「渡鸦」，但 RAVEN 的体型现实上跟乌鸦差未几：翼展 100 厘米，机身长 50 厘米。它能以每 4 秒 1 米的速率行走，逾越 12 厘米的漏洞，并能跳上 26 厘米高的阻碍物。在腾跃腾飞时，RAVEN 的腿部能将无人机推送到近半米的肇端高度，并到达 2.2 米 / 秒的起速。RAVEN 的脚趾计划特殊风趣，当它不脚趾时，RAVEN 就会狼狈地跌倒:Shin 说明道：「参加一个主动弹性脚趾枢纽十分主要，如许能够实现多种步态形式，并确保 RAVEN 可能以准确的角度停止腾飞。」年夜少数双足呆板人都采取能够直接把持脚部的角度的驱动器，但对一个飞翔呆板人来说，出于分量的斟酌，不克不及随意在遍地加上驱动器。现实上，RAVEN 的分量为 620 克，此中 230 克来自于这双腿。经由过程电机把持髋枢纽跟踝枢纽的活动，构成了简化但仍存在鸟类特点的腿部构造，而踝枢纽跟脚趾枢纽中的弹簧则有助于接收力气跟贮存能量。为什么要给无人机装上腿呢？成绩在于，无人机跟鸟类差别，它不须要腿部也能够腾飞。因为 RAVEN 自身分量轻、能源强，即便不必腿部，只有调剂好角度也能从空中腾飞。这就让人不由思考：与其计划庞杂的腿部机构，能否能够用多少根简略的支持杆来替换，一样能到达辅助腾飞的目标呢？研讨职员对此停止了测试，发明非腾跃腾飞的后果很差。高攻角跟低腾飞速率的组合招致飞翔极不稳固，固然能飞，但很委曲。比拟之下，腾跃腾飞的能量效力团体上比静态腾飞超过约 10 倍。正如论文总结的那样，「只管腾跃腾飞须要略高的能量输入，但在将驱动能量转换为飞翔所需的动能跟势能方面，这是最高效跟最疾速的方式。」并且就像鸟类一样，比拟重复短间隔飞翔，RAVEN 也能够应用腿部在空中上以更节能的方法挪动。Won Dong Shin 拿着 RAVEN是否利用到更年夜型的无人机上？固然，鸟类的腿部除了行走、腾跃之外另有良多其余用处。Won Dong Shin 盼望 RAVEN 的机器腿也能逐步扩大。最不言而喻的就是用于下降：「鸟类应用腿部加速跟缓冲打击力，这一道理也能够利用到 RAVEN 的腿部计划上，」Shin 说道。不外，要实现这一点，无人机还须要装备感知体系来盘算跟猜测下降轨迹、机会跟姿势。别的，泅水、栖身跟抓取等功效也都须要全新的脚部计划。至于怎样将这一计划扩大到更年夜尺寸的无人机，Shin 指出，超越必定体型的鸟类就无奈经由过程腾跃腾飞。它们要么须要从高处跳下，要么须要借助跑道。因而，怎样让这一计划实用于更年夜型、可能承载无效载荷的无人机还是一个挑衅。Shin 夸大，扩大工程体系平日比生物体系更轻易，他对 RAVEN 的腿部计划可能用于须要大批承重的快递无人机持悲观立场。现在，研讨团队正在开辟一套视觉体系，用于避障跟下降，同时也在研讨可能让无人机经由过程狭小漏洞的折叠翼。Shin 表现，「我也很想为 RAVEN 参加能够拍打同党的扑翼计划。这项改良将让无人机的活动方法更濒临鸟类，并供给更多风趣的研讨课题。」参考链接：https://spectrum.ieee.org/bird-dronehttps://www.youtube.com/watch?v=-8DJ1a3sLIc&t=5shttps://www.youtube.com/watch?v=ewYISBNg-6k??THE END?转载请接洽本大众号取得受权投稿或追求报道：[email protected]]article_adlist--> 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->