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这些创意仿生动物无人机

 BBSBIAN 2018-09-26

近年来,仿生科技正在快速发展,尤其是在机器人行业,从蜘蛛到鸟类,从章鱼到蟑螂,各种生物为技术进步提供了源源不断的灵感,仿生科技也成为机器人技术发展最快的领域之一。


以下是11款创意仿生动物无人机,虽然其中有部分产品还处于试验阶段,但这种探索将是未来各种行业应用必须走出的一步。

1、我国仿生“信鸽”无人机


西北工业大学研制的这款仿生“信鸽”无人机重量仅为200克,也就是4两重。翼展50厘米,飞行速度40公里/小时,可持续飞行30分钟。


这种无人机内置HD高清摄像头,可拍摄清晰度极高的照片。除此以外,它还能进行无线电定位并与卫星通讯数据连接,及时将所拍情报传送回指挥部。


据专家介绍,“信鸽”无人机可以根据情景上下挥动翅膀,再加上一些羽毛做掩饰,可以模仿出真正信鸽90%以上的动作。


哪怕和真正的鸽群混在一起,也能做到不被鸽子发现,更何况是站在地面上的人类了。


“信鸽”无人机还有着极好的减震功能,足以抵抗在飞行时遭遇其他鸟类或空气乱流的干扰,具有很好的稳定性。


据了解,目前我国研制的这款“信鸽”无人机已经成功部署在全国5个省份之中,涉及面高达30多个地区,说不定刚刚就在你的头顶飞过,想想都惊掉下巴!

2、仿生果蝇无人机

代尔夫特理工大学的机器人研究团队成功打造出了一款模仿果蝇飞行机制的DelFly Nimble飞行机器人。


这种新的四翼扑翼机器人不仅成功地模仿了果蝇超灵活的飞行机制,而且单次充电最大飞行距离长达一公里,速度可以达到7米/秒(25公里/小时)。


它可以悬停在半空或执行各种极端动作,如俯冲和空中打滚。一次充电可支持飞行一公里,这使其具备了军事应用的潜力。

3、仿生蝙蝠无人机

机器人创作和机器人机制的设计灵感通常来自动物行为。来自伊利诺伊大学香槟分校和加利福尼亚理工学院的研究团队模仿蝙蝠翅膀结构,成功构建了一只完全独立自主飞行的机器人——蝙蝠机器人(B2)。


蝙蝠在飞行中表现出卓越的敏捷性,这是因为它们能够使用独立控制的关节来调节翼展、翼弯和攻角。B2仅重93克,其形状像一只真正的蝙蝠,并具有与蝙蝠飞行形态特性最匹配的可拉伸硅基薄膜翅膀。该机器人能够通过弯曲、展开和扭转其肩部、腕部、臀部、肘部和腿部来改变其翼形。


此项研究具有双重意义。研究蝙蝠飞行能够为飞行机器人振翼提供宝贵的见解,同时这种蝙蝠仿生机器人设计可以提供更安全的人类/无人机环境,具有实际应用意义。许多以前的项目主要模仿昆虫飞行。大多数昆虫的翅膀结构都是单一的未联结结构单元,不像蝙蝠那样复杂。与其他飞行动物相比,蝙蝠的飞行机制独一无二。他们的飞行机制涉及多种不同类型的关节(比如球窝关节和旋转关节),这些关节将骨骼和肌肉彼此互锁在一起,形成具有超过40个自由度(DOF)的变质肌肉骨骼系统。研究人员表示,蝙蝠飞行的这些方面为飞行机器人提供了独特视角。

与当前飞行机器人(比如四旋翼飞行器)相比,蝙蝠仿生飞行机器人拥有众多优点。其中最大优点就是其柔软的翅膀。受材料和设备(比如尖锐的转子叶片或螺旋桨)以及高振幅噪声限制,传统的四旋翼飞行器和其他旋翼飞机被认为对人类不安全。另一方面,具有蝙蝠柔韧翅膀的机器人主要由柔性材料组成,并且振翼频率更低(7至10Hz,而四旋翼飞行器为100至300Hz)。这种机器人在穿越不同的环境时,其操作和飞行更加安全,几乎不会造成任何损坏。


蝙蝠飞行运动学中的主要自由度在B2的振翼、前肢中间运动、手指屈曲伸展、腕部(将手连到前肢的小骨头)旋前旋后转以及腿背侧运动的设计中得到了充分体验。

图1. 蝙蝠机器人的飞行机制及其自由度/©Ramezani等人


图2. 蝙蝠机器人(B2)的电子部件/©Ramezani等人


图3. 蝙蝠机器人的数据流程图/©Ramezani等人

4、仿生水母无人机

这款名叫AquaJelly的仿生水母,其实是一个充满氦气的球体。它的8个触手可以帮它在水里自由移动,更不可思议的是通过遥控,它还可以飞上天!活脱脱的水母无人机。

5、仿生企鹅无人机

这款仿生企鹅就更特别了!它内置了自主判定系统,可以根据水流方向,自行导航定位。

其次,它内置的3D声纳系统,可以依靠声波,感知到其他企鹅的位置,防止与它们撞在一起,同时,通过遥控操作,飞翔自如!

6、仿生鸟无人机

说到“飞上天”,当然少不了仿生鸟了!Festo的科学家们,在破解了鸟类飞行原理后,研制出了这款SmartBird仿生鸟。

Smartbird可以完美模拟鸟类的飞行状态,甚至令人难辨真伪,它们像正常的鸟类一样,依靠翅膀提供飞行动力,它们的双翼不仅可以上下拍动,还可以按照一定的角度进行扭转~

甚至连头都可以全角度转动。

飞翔和降落时,就像真的鸟一样。

7、仿生蜻蜓无人机

仿生蜻蜓BionicOpter与真正的蜻蜓一样,能够向任意方向飞行。它的四翼使用碳纤维,做成可折叠翅膀,每秒可以拍打20次。

看到这么精密的机械结构,简直有种在做工程学设计的感觉,这款仿生蜻蜓不但可以实现减速和急转弯,还能做到悬停和倒退,甚至能够模拟直升机!

8、仿生蝴蝶无人机

第一眼看到eMotion仿生蝴蝶,简直是艺术品!Festo以大自然为灵感设计各种仿生动物机器人并且非常逼真,每一个翅膀都能独立操作。


通过能够独立控制的翼来调整自己,在一定空间范围内,按照预编程的路线飞行。

翼展长有50cm,翅膀每秒摆动1-2次,速度可达2.5米/秒,重量却仅为32g,美炸了!

在防生技术领域,除了上面提到的这些,还有让人瞠目的

9、3D打印仿生蚂蚁

3D打印仿生蚂蚁机器人,完全是研发人员从动物世纪获得的灵感,这些人造仿生蚂蚁的体长为13.5cm长,重105克,约手掌大小。体型小但是蚂蚁之间能够相互沟通,并且协调它们的行动动作和运动方向,所以一般是一个小团体一起工作,能够推或者拉比自己大的多的物体。为了能够模拟真实蚂蚁的行为,这些3D打印的蚂蚁都被编程为一个共同的目标做出各自的决定,比如将一个大型物体从A点移动到B点,而且方向都是一致的。


这些仿生蚂蚁(BionicANT)基本上是由充满了电子电路的3D打印甲壳组成的。它的塑料外壳是用激光烧结3D打印技术打印出来的,外面安装了导电天线,机器人只需将其按到电源上就可以为自己的电池充电。它的腿和颚下的夹子都是用陶瓷致动器制成的,以确保其快速、紧凑和精确的运动。


10、仿生蜘蛛机器人

BionicWheelBot的生物样板为摩洛哥后翻蜘蛛,它是一种生活在撒哈拉边缘比沙丘沙漠的蜘蛛,由柏林技术大学仿生学教授Ingo Rechenberg于2008年发现。


这种蜘蛛可以与其同类一样行走,同时能在空中翻转与地面翻滚的组合形式移动。

开始翻滚时,BionicWheelBot将身体左右两侧的三条支脚转变为“车轮”。而两条在行走模式下折收起来的支脚重新获得释放,并在地面上推动变为球形的蜘蛛开始运动,同时在翻滚过程中提供冲力。

11、仿生袋鼠

对机器人有一定了解的科技客都知道,想让机器人“跳”起来,难度是很大的。

而这只仿生袋鼠,却能够完成连续跳跃,甚至可以跳过40公分高的障碍物,因为它特有的蓄力功能,能及时从上一次跳跃中收集能量,为下一次跳跃做准备。

如果使用者戴上配套手环,就可以直接用手势控制袋鼠!

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