[IntelligentThings]昆虫大小的RoboBee机器人可以飞行和游泳
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(图片来源于: 哈佛大学微型机器人实验室/工程和应用科学学院)
通常，当你将一个微小的飞行机器人放入水中，你会发现它变成一个小的下沉的机器人。哈佛大学工程和应用科学学院(SEAS)的工程师John A.Paulson, 希望通过RoboBee来改变这种情况，它号称一个昆虫大小的机器人，即可以游泳也可以飞行。
设计一个机器人既可以在空气中，也可以在水下运行，这似乎是一个矛盾的运动。飞机的机身必须轻，但是潜艇的外壳必须重。飞机是狭窄的，但是潜艇必须有鲸鱼或脂肪油缸的形状。首先，飞机需要翅膀起飞，但是潜艇需要平滑来减少阻力。尽管各种工程师已经工作数十年设计飞行的潜艇，结果往往是，即不是很好的飞机，也不是很好的潜艇。
然而，大自然已经在百万年之前，解决了这个问题。水鸟，可以潜入水底，并且泳相当长的一段距离后，然后捕一个很好的鱼作为晚餐。这些例子就是SEAS团队灵感的来源，特别对于海鹦，从一个飞鸟转换为游泳者，通过调整拍打运动的水动力。经过使用理论，计算，并且实验研究，研究生Kevin Chen说，团队能够决定惟一的主要区别是两种模式的翅膀的推进力。这个是很简单的变化，他们意识到哈佛RoboBee实际上有能力可以飞行和游泳。
RoboBee使用一种基于海鹦技术游泳。
(图片来源于: 哈佛大学微型机器人实验室/工程和应用科学学院)
比回形针还小，RoboBee只有80毫克重，并且由平层的激光切割的纤维，和嵌入式的塑料铰链在一起，形成框架，并且使用压电致动器，来使网状的塑料翅膀，以每秒120下的速率拍打。为了节省重量，能量通过电线从外部供电。
具有讽刺意味的是，正是这种对于重量的缺少，成为SEAS团队的第一个障碍。RoboBee太轻了，这样它不能够突破水的表面张力，所以任何着陆和潜水的尝试最终成为，小机器人在水面上拍打，像一个被困住的牙虫被困住，等待饥饿的鳟鱼经过。为了解决这个问题，团队使用了有点不雅的解决方案，通过设置RoboBee在一个水上的角度，关掉电源，并且让它有足够的力量穿透和下沉。
此时，RoboBee开始变化，实验的水盆派上了用场。因为机器人是需要电力的供应的，团队只有防止水让它短路。为了实验目的，团队使用去离子水或者去除所有矿物质离子的纯净水。不同于一般的想象，纯水是导电性很差的。实际上是溶解于其中的金属离子携带电流。通过去除离子，团队减少了短路的可能性。为了更好的提高这个功能，RoboBee将通过包覆胶水的电气连接，进一步的绝缘。
RoboBee是第一个具有空中和水中能力的昆虫大小的机器人
(图片来源于: 哈佛大学微型机器人实验室/工程和应用科学学院)
下一个问题就是密度。因为水的密度大概是空气的1000倍，翅膀拍打的速度必须减少，像海鹦一样，防止他们折断。这样一来，从120每秒的拍打速度减少到9次。通过改变翅膀的中风角来完成操纵。结果是，一个飞行机器人看上去，像家中水下的水虫。
团队称，RoboBee的下一步开发将是找到一个途径，安全的生成足够的升力，来使它从水中回到空气中，来完成整个循环。
“这个研究令人兴奋的研究是我们对于扑翼运动的研究，不仅局限于昆虫大小的交通工具，“Chen说，“从毫米级的昆虫道米级的鱼和鸟，拍打运动跨越一系列的大小。这个策略有潜力应用于更大的空中-水中的机器人设计。”
SEAS团队研究成果的论文在国际智能机器人和系统会议上发表。
[ 文章来源于： Gizmag.com ,
编译： IntelligentThings ]