封面文章 | 机械爪帮助无人机像鸟一样“休息”

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文章导读

自然界中，鸟类可以栖息到树枝、线缆、屋檐等较高的环境物体上。通过栖附，它们一方面可以节省能量，另一方面可以在隐蔽的环境中观察猎物。受此启发，使无人机同样具有栖附能力一方面可以在一定程度上解决现有小型无人机普遍存在的续航时间短的问题，从而大大延长无人机的作业时间，另一方面栖附时不存在悬停时的声学噪声，可以扩展无人机的应用范围，如军事侦察、监视等。飞行栖附这一概念的提出为无人机的应用提供了新的可能。来自重庆大学机械传动国家重点实验室的研究人员为提高现有飞行栖附机器人的适应性与承载能力，通过研究典型鸟足的结构和运动，提出了一种具有高适应性和承载能力的欠驱动无人机栖附机构。该机构利用曲柄滑块机构实现了三个足趾的开合动作，利用齿轮机构实现了两种不同构型之间的变换，使其具有了更高的适应性。实验证明该机构可以抓住与多种目标，同时其负载能力可达自身重量的15倍。结合典型的四旋翼无人机，利用该栖附机构实现了面向室外环境中典型目标，如树枝、屋檐、线缆、球形灯等的可靠栖附。当栖附于目标物体时，无人机的功耗可以降低为飞行悬停时的0.015倍，证明了其巨大的应用潜力。

作者简介

第一作者

柏龙 

重庆大学机械传动国家重点实验室

工学博士，主要研究仿生机器人与智能结构等方向，作为项目负责人主持多项国家自然基金、中央军委科技委重点专项课题、创新特区项目以及国家重点研发计划子课题，以第一作者或通信作者在Journal of Bionic Engineering, Additive Manufacturing, Materials & Design, International Journal of Mechanical Sciences等期刊发表论文20余篇，授权多项发明专利与软件著作权登记。

通信作者

 孙园喜

重庆大学机械传动国家重点实验室

工学博士，主要研究方向为外骨骼机器人、仿生假肢关节，以及智能人−机交互式机器人等方向。近年来参与多项仿生关节与机器人领域的国家自然科学基金、教育部博士点基金以及企业科研院所的纵向项目，并主持自然科学基金青年基金、中央高校业务费等项目。相关成果已经发表在IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, Journal of Mechanisms and Robotics-Transactions of the ASME、Engineering Optimization、Advanced Robotics等机器人行业专业SCIE期刊上，并获得多项发明专利和软件著作权授权。

期刊介绍

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Journal of Bionic Engineering 发表运用自然和生物系统的知识来解决具体工程问题的原创研究论文和综述。涵盖的主题包括但不限于：

• 动物运动的机制、运动力学和控制；受动物运动启发的具有步行（跑步和爬行）、游泳或飞行能力的移动机器人。

• 天然和生物材料的结构、形态、组成和物理特性；模仿天然和生物材料的特性和功能的新材料的制造。

• 生物医用材料、人造器官和组织工程在医学中的应用；康复设备和器件。

• 仿生计算方法和人工智能的工程应用。

期刊被SCIE、EI、Scopus等众多数据库收录。2020年影响因子2.682，2020年CiteScore分值为4.4。

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