图说:RoboFly,第一个无线的昆虫飞行机器人,比一根牙签略重。

昆虫大小的飞行机器人可以帮助人类完成耗时的任务,比如测量大型农场的作物生长情况,或者嗅出气体泄漏。这些机器人飞舞着微小的翅膀,因为它们体积太小了,不能使用螺旋桨。小尺寸是有很多优点的:制造成本很低,而且可以很容易地进入大型无人机无法进入的狭小空间。但现有的飞行机器昆虫仍然无法起飞,因为控制他们所需要的电子设备太重了,这些微型机器人无法携带。

日前,华盛顿大学的工程师们首次让他们的“机器人苍蝇”(RoboFly)完成了第一次独立飞行。这可能是该机器人的一小步,但这是机器人领域的一个巨大飞跃。该小组将于5月23日在澳大利亚布里斯班举行的机器人与自动化国际会议上展示其研究成果。

RoboFly比牙签稍重,由激光束提供动力。它使用一个微型的板载电路,将激光能量转换成足够的电力来驱动它的翅膀。“在此之前,昆虫大小的无线飞行机器人只会出现在科幻小说中。”华盛顿大学机械工程系的助理教授Sawyer Fuller说道。

工程学上最大的挑战是挥翅。翅膀挥动是一个耗电的过程,它的动力来源和机翼控制器都太大太笨重,无法放在小型机器人上。于是科研团队决定使用一束窄的隐形激光束为他们的机器人供电。他们将激光束指向一个光伏电池,该光电池连接在RoboFly之上,并将激光转换成电能。

尽管如此,激光本身并不能提供足够的电压来移动机翼。于是该团队还设计了一种电路,将光伏电池的7伏电压提升到飞行所需的240伏电压。

为了让机器人控制自己的翅膀,工程师们还给它了一个“大脑”:他们在同一个电路中加入了一个微控制器。具体地说,控制器以类似波浪的形式发送电压,模拟真实昆虫翅膀的摆动。

目前,RoboFly只能起飞和降落。一旦它的光伏电池脱离了激光的“视线”,机器人就会失去电力而坠地。但该团队希望能很快控制激光,以便RoboFly能够盘旋和飞行。

计算机科学与工程学院的副教授Shyam Gollakota说,虽然RoboFly目前由一束激光驱动,但未来的版本可以使用微型电池或从无线电频率信号获取能量。

在未来,我们也期待出现更先进的微控制器和传感器系统,帮助机器人导航和完成自己的任务。

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