农业无人机
工业无人机
军警无人机
娱教无人机
水下无人机
反无人机设备
无人机配件
无人机租赁
无人机培训
当前位置:全球无人机网 » 无人机新闻 » 国际新闻 » 正文

纵观微型无人机的发展

发布日期:2014-08-21  来源:中国航空报我要投稿我要评论

打造一架更坚固耐用的无人机

  这些小型、脆弱易碎的无人机并没有解决由无法预期的碰撞所导致的损害这一问题,因此,古烈和瓦内克一直希望能提高其耐用性。在酒吧受到飞蛾的启示之后,他们开始与其他人合作,来再现昆虫的飞行。他们找到了伍德,此时,伍德的实验室已并入哈佛大学维斯生物工程研究所。随后,他们利用一套图像采集系统,对飞蛾在同玻璃碰撞之前、之中以及之后的一举一动进行了记录和分析。通过密切地观察飞蛾身体部位的方位,他们精确测量出了昆虫的翅膀和腿部的开合和扭转。

  当古烈和瓦内克将视频放慢时,他们惊奇地发现:“我认为,飞蛾会摔倒并掉下来,但并非如此,飞蛾的恢复动作非常优雅,一切发生得太突然,让人无法不屏住呼吸。”

  古烈和瓦内克仔细观察了这种飞蛾身体怪异的几何形状。其外骨骼有类似于手风琴的部分,这部分的作用就像是一个减震器,其似乎也能感受到即将到来的碰撞。就在碰撞之前,飞蛾会以一定的角度飞行,确保其腿部会首先接触到玻璃。在那一瞬间,翅膀一动不动。每当飞蛾猛烈撞上窗户时,它会条件反射般地屈服于撞击的动量并落下来。但刹那之间,飞蛾的重心会将其拉回到一个稳定的位置。接着,其翅膀再次拍动,让昆虫再次有控制地盘旋。瓦内克说:“通过翅膀的拍动,飞蛾能撞击并快速恢复,这一点非常不容易,目前,还没有人造系统能做到这一点。”

图:驻阿富汗的英军放飞“黑蜂”无人机。

  因此,他们两人开始利用这些知识,来研制一款有弹性的微型飞行器。这种设备的身体要能防震;每个翅膀也需要能被独立地控制。因此,他们为一个四旋翼飞机设计了一个外壳,其上整合了一些橡胶减震器,位于由碳纤维和塑料制造的零件中间。他们给四旋翼的每一个旋翼都安装了发动机以便模拟不断交替的翅膀速度,正是这种速度对拥有四个翅膀的昆虫的飞行状态进行了完美的控制。当这一设备被风吹离轨道或碰上障碍物时,其上装配的计算机能探测到其目前的位置和预先编好的飞行路径之间的差异,而且,一个自动驾驶仪会条件反射似的让其恢复稳定。

  去年2月份,他们让采用这种方法研制出来的、名为Instant Eye的小型无人机参加一年一度在美国佐治亚州本宁堡进行的陆军远征勇士试验,作为裁判的士兵们给其贴上了“环保”的标签,这是最高的排名之一。当被抛到空中时,Instant Eye能自动飞行。用户可以用它在高处建立一个即时可用的有利位置,同时又不必花时间将设备发射到空中。

克服未来的障碍

  尽管第一代微型无人机已经进入市场并受到各方追捧,但工程学上的挑战仍然存在。对于伍德来说,最大的障碍在于电源。与块头大一点的Instant Eye无人机不同,“纳米蜂鸟”“蜻蜓”无人机以及“机器蜜蜂”都必须被连接到外部电源上。伍德正使用微构造来试图让其上负载的电池尽可能小,他也在同哈佛大学、华盛顿大学以及麻省理工学院的研究人员合作,希望能研制出新奇的电池、微型燃料电池以及无线电力传输系统。他认为,未来一两年内,这样的设备应该就可以研制出来。

  古烈和瓦内克则希望用扑翼取代其四旋翼飞机上的螺旋桨。尽管与其他无人机相比,Instant Eye更擅长从阵风导致的偏摆以及微小的碰撞中恢复过来,但其螺旋桨仍然与电线纠缠在一起。古烈说:“我们发现,扑翼的鸟类和昆虫都能很好地适应周围的环境,比如树在移动,树枝在移动等等。如果这些无人机落入树枝中,它们会找到出路。我们意识到,扑翼是唯一的解决方案。”

  而研制机器飞蛾的迪金森在华盛顿大学领导的实验室则在使用高级成像系统对昆虫的飞行进行更加深入地研究。他说:“15年前,高速照相机每秒只能捕获约3000帧,这使得昆虫看起来就像小型怪异的‘天外来客’,而现在,照相机每秒能捕获大约7500帧,因此,我们能够进行更加精微的研究。”

  迪金森的研究重点也不仅仅是分析飞行,他也在使用电极记录昆虫大脑内神经细胞的活动。他将这些神经细胞同一个飞行模拟系统连接在一起,并对其进行视觉刺激,例如,让其观看食肉动物的图像等,以引起它们的反应。迪金森说:“借此,我们能了解昆虫大脑内的神经细胞如何处理与飞行有关的信息以及传感信息如何被翻译成特定的行为。伍德的研究成果建立在昆虫飞行的基本机制上,通过这种机制,这些微型设备能在空中停留,但我们要超越这一机制,最终理解昆虫如何有控制地在空中玩花样。”

  这些研究成果有助于科学家们研制出更轻量、更智能的无人机,而其应用范围当然也更广阔。古烈和瓦内克计划将Instant Eye出售给军方和执法部门。而据国外媒体报道,驻阿富汗英军部队成为目前世界上最为先进的微型遥控无人侦察机的第一批使用者。这款名为“黑蜂”的微型无人侦察机的尺寸大约为10厘米×2.5厘米,可以为地面部队提供重要的战场情报。该款无人机装备了一部微型摄像头,可以为作战部队提供动态图像或是静态照片,士兵可以使用其对街角、围墙或是其他障碍物进行侦察,以预知这些视觉死角后方潜在的危险。

  除此之外,微型无人机或许也能在室内使用,比如,能使警察和特警在办公大楼或银行内部等收集脚印。伍德也表示,“机器蜜蜂”非常轻巧,因此,能被大批量地运送到灾区搜寻幸存者;它们也能监测交通和环境状况;研究人员或许也能利用它们在野外收集数据。

  无论最终的应用如何,微型无人机都不再是达·芬奇等人的梦想。它们已经一飞冲天,灵巧,能很快恢复且自带电源。

 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201408/21/8398.html
标签:  
0相关评论
免责声明:凡注明来源全球无人机网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,请注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

图文推荐

推荐品牌

关于本站

合作服务电话

  • 客服热线:0755-23779287
  • 展会负责:18682042306
  • 广告合作:点击这里给我发消息
  • 展会合作:点击这里给我发消息

公众号/APP下载


    (公众号)


    (Android下载)

Copyright©2005-2021 81UAV.CN All Rights Reserved  访问和使用全球无人机网,即表明您已完全接受和服从我们的用户协议。 SITEMAPS 网站地图 网站留言
运营商: 湛江中龙网络科技有限公司 全球无人机网 
ICP备案号:粤ICP备2023038372号-1 
全国公安机关 备案信息 可信网站不良举报 文明转播