MIT顶刊发布:续航提升100倍特技飞行刷新极限的微型飞行器!
具体来说,研究人员发现了此前设计中应力集中导致机械疲劳的关键问题。他们重新设计了翅膀铰链结构,将其延伸至整个翅膀前缘,使最大应力降低了超过1000倍。同时,通过添加导向传动装置,大幅减少了驱动器的偏轴变形,使轴向伸长提升了87%。
这款飞行器不仅能长时间飞行,其飞行精度和速度同样令人惊叹。在跟踪复杂轨迹时,它能以超过30厘米/秒的平均速度飞行,同时将位置误差控制在1厘米以内。这一性能比此前同类型机器人提升了整整8倍。
更让人惊艳的是它的特技表现。凭借2.2的升重比和100厘米/秒的最大上升速度,它能在0.17秒内完成双重空翻!在这个过程中,最大角速度达到了惊人的7200度/秒,比已知最快的昆虫还要快40%。
这项研究的成功之处在于巧妙平衡了仿生设计与工程创新。研究团队借鉴了昆虫翅膀的拍打推进原理,采用了类似肌肉的柔性驱动器。但面对工程材料的局限性,他们并未盲目模仿生物结构,而是另辟蹊径:
这款微型飞行器在实际操控性能上同样突破了多项纪录。研究团队设计了精确的飞行控制器,使其能够完成极具挑战性的轨迹跟踪任务。比如,它能以亚厘米级的精度绘制出MIT字样,在3D空间中追踪不断旋转的∞符号。
更重要的是,这些高精度飞行不再是昙花一现。得益于显着提升的续航能力,研究团队可以进行大量的特性测试和参数标定,从而开发出更加稳定和精确的控制策略。这为未来实现真正的实用化奠定了基础。
尽管取得了突破性进展,距离完全自主的微型飞行机器人仍有不小差距。目前这款机器人仍需要外部供电,其2.9瓦的反应功率需求对亚克级电路和电池来说仍是巨大挑战。
这项研究为微型飞行器开辟了全新的应用可能。500毫克的有效载荷足以搭载陀螺仪、加速度计和微型相机等传感器套件。未来,这类具备出色续航能力和控制精度的微型飞行器有望在以下领域发挥重要作用:
这项研究再次证明:当我们既善于向自然学习,又勇于突破常规思维定式时,往往能获得意想不到的技术飞跃。正如论文所说,这些突破为未来在传感和能源自主等方向的研究开辟了新机遇。让我们期待这个充满想象力的领域带来更多惊喜。
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