Исследователи в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне и Калифорнийском технологическом институте развивались, отдельная автоматизированная летучая мышь – назвала Бэта Бота (B2) – с мягким, ясно сформулировал крылья, которые могут подражать ключевым механизмам полета биологических летучих мышей.«Наша работа демонстрирует один из самых продвинутых проектов на дату отдельного воздушного робота с крыльями колебания с морфологией летучей мыши, которая в состоянии выполнить автономный полет», объяснил Алиреза Рэмезэни, постдокторский исследователь в Университете Иллинойса, который является первым автором статьи покрытия, «Биоподражательная Автоматизированная Платформа, чтобы Изучить Специализации Полета Летучих мышей», появляясь в Научной Робототехнике AAAS 1 февраля. «Это весит только 93 грамма с динамическими суставами крыла и крылом conformations подобный тем из биологических летучих мышей».Ramezani развивал прототип с его советниками Скоро-Jo Чанг – теперь адъюнкт-профессор космоса в Калифорнийском технологическом институте – и Сет Хатчинсон в Иллинойсе.
Эти авторы сотрудничали с преподавателями Университета Брауна Кеннетом Бреуером и Шэрон Сварц, которые являются экспертами по полету летучей мыши.«Наша работа вводит схему дизайна подражать ключевым механизмам полета биологических летучих мышей», сказал Чанг, который является также исследователем в Лаборатории реактивного движения, которой Калифорнийский технологический институт управляет для НАСА. «Нет никакой известной методологии для обратного проектирования сложного передвижения летучих мышей».
Возможно, у летучих мышей есть самый современный приведенный в действие механизм полета среди животных, как свидетельствуется изменяющей форму способностью их крыльев. Их механизм полета включает больше чем 40 типов суставов, которые сцепляют кости и мышцы друг другу создающему скелетно-мышечную систему, которая может изменить форму и способна к движению в многократных независимых направлениях.«B2 обладает многими практическими преимуществами перед другими воздушными роботами, такими как quadrotors», сказал Чанг. «У летучих мышей действительно есть больше 40 активными и пассивными суставами; мы сократили то количество к 9 (5 активных и 4 пассивных) суставы в роботе B2.
Послушные крылья подобного летучей мыши колеблющегося робота, колеблющегося на более низких частотах (7-10 Гц против 100-300 Гц quadrotors), неотъемлемо безопасны: потому что их крылья включают, прежде всего, гибкие материалы и в состоянии столкнуться друг с другом, или с препятствиями в их среде, с минимальным повреждением».B2 использует превращающееся скелетное множество и основанную на силиконе мембранную кожу, которая позволяет роботу изменить свою ясно сформулированную структуру в воздушном пространстве, не теряя эффективную и гладкую аэродинамическую поверхность.
«Наши результаты управления полетом – первая демонстрация использования асимметричного сворачивания крыла главных гибких крыльев, чтобы управлять заголовком воздушного робота», добавил Рэмезэни. «Его превращающаяся собственность не может быть понята с обычными тканями (такими как нейлон или майлар), которые, прежде всего, используются в колеблющемся исследовании крыла. Неподдающиеся растягиванию материалы сопротивляются передней конечности и движениям ног в B2.
В результате мы покрыли скелет нашего робота с изготовленным на заказ, ультратонким (56 микронов, основанная на силиконе мембрана, которая разработана, чтобы соответствовать упругим свойствам мембран биологических летучих мышей».Вдохновленные летучей мышью воздушные роботы также приносят существенные улучшения в энергоэффективности по текущим воздушным роботам.
Это должно, по крайней мере частично, к их ясно сформулированной мягкой архитектуре крыла и тому, что гибкость крыла усиливает движение приводов головок робота.«Когда летучая мышь машет крыльями, она похожа на клеенку», сказал Хатчинсон, который является преподавателем электротехники и вычислительной техники в Иллинойсе. «Это заполняется воздухом и искажает. И затем, в конце его движения движения вниз, крыло выставляет воздух когда это пружины назад в место.
Таким образом, Вы получаете это большое увеличение власти, которая прибывает только из факта, Вы используете гибкие мембраны в самом крыле».Одно возможное применение B2 должно контролировать стройплощадки. «Проекты строительства сложные, и редко делают они происходят способ, которым они предназначены, чтобы произойти», сказал Хатчинсон. «Отслеживание того, соединяется ли здание правильный путь в нужное время, не тривиально. Таким образом, личинки летучей мыши облетели бы, обратили бы внимание и сравнили бы модель информации о здании с фактическим зданием, это строится».«Например, для задач, которые требуют, чтобы воздушные роботы были стационарными, наши вдохновленные летучей мышью воздушные роботы в конечном счете будут в состоянии взгромоздиться, вместо парения, используя в своих интересах уникальные структуры в стройплощадках, таких как стальные конструкции, стены стороны, и перекрывая структуры», сказал Чанг. «Это – более энергосберегающее и надежное решение, так как постоянное парение трудное для quadrotors в присутствии даже умеренного ветра – который характерен для стройплощадок.
Кроме того, расположение или приземление самолета обычной схемы и quadrotors в таких необычных местах почти невозможны, из-за их ограниченного контрольного органа в медленных частотах вращения двигателя и аэродинамических сцеплениях, таких как стена или экранные эффекты».Так как B2 не использует быстродействующие роторы, которые испускают громкий, высокочастотный шум, это значительно менее навязчиво, чем quadrotors или другие воздушные роботы.«В дополнение к приложениям строительства мы предполагаем автоматизированные роботы крыла колебания, работающие в трудных четвертях с людьми и вне того, куда люди могут пойти», отметил Чанг. Например, воздушный робот, оборудованный радиационным датчиком, 3D системой камеры и датчиками температуры и влажности, мог осмотреть что-то как Фукусима ядерные реакторы, где уровень радиации слишком высок для людей или мухи в трудный crawlspaces, таких как шахты или разрушился здания.
Такие очень маневренные воздушные роботы, с более долгой выносливостью полета, также сделают достижения в контроле и восстановлении критических инфраструктур, такие как ядерные реакторы, энергосистемы, мосты и границы.«B2, конечно, еще не может использоваться для подъема тяжелых пакетов, но будущая версия Бэта Бота могла утвердить выгоду полета с мягкими крыльями, такую как повышение энергоэффективности и безопасность, для позволенной беспилотниками доставки пакета», сказал он.
«Наконец, этот робот может способствовать биологическим исследованиям полета летучей мыши», добавил Хатчинсон. «Существующие методы для биологии полагаются на основанные на видении системы захвата движения, которые используют скоростные датчики отображения, чтобы сделать запись траектории суставов и конечностей во время полета летучей мыши. Хотя эти подходы могут эффективно проанализировать совместную кинематику крыльев летучей мыши в полете, они не могут помочь понять, как определенные образцы движения крыла способствуют конкретному маневру полета летучей мыши.
B2 может использоваться, чтобы восстановить маневры полета летучих мышей, применяя образцы движения крыла, наблюдаемые в полете летучей мыши, таким образом помогая нам понять роль доминирующих степеней свободы летучих мышей».