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斯坦福研发出的逆天无人机:能空中飞行、能攀爬墙壁、还能贴墙休息
罗纳尔多 2016-03-22
导语

斯坦福大学机器人研究团队开发的SCAMP无人机,既能攀爬也能空中飞行。这是全球首款能够飞行、攀爬、吸附墙体并且再次起飞的机器人。

看过“阿特拉斯(Atlas)”视频(参见:Altas测试视频)的人都会对这个大型的两脚机器人印象深刻,但很多专家仍把重点放在功能性的小型机器人上,因为它们能到达大型机器人去不了的地方。今年年初,一项发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上的研究认为,身体更沉重的动物如果想要吸附在墙面或天花板,就必须增加吸附面积,并得出结论:人类当不了蜘蛛侠。

最近,美国斯坦福大学仿生与灵巧操作实验室(实验室网站)公布了他们正在开发的一种新机器人:既能在空中飞,又能在竖直墙壁上降落,然后还能顺着墙向上爬。

图:SCAMP的CAD模型以及照片

实验室网站发布的视频(视频在此)介绍了这位仿生机器人家庭新成员“SCAMP”,即“斯坦福攀爬与飞行操纵平台”的缩写。“SCAMP”有两条长长的前腿和两只带刺前脚,还有条像啄木鸟一样的尾巴,背负四翼螺旋桨。两条长腿由碳纤维和另一种高强轻质Spectra纤维制造,通过两脚轮换承载力来爬行,其效率可媲美真的昆虫。

图:SCAMP依靠两条长长的前腿在墙上爬行


图:当SCAMP脚下打滑时,旋翼打开,推进力将机器人推回墙壁


图:SCAMP从攀爬状态转换到飞行状态。当SCAMP准备飞行时,伺服结构(紫色所示)打开,作为“起飞脊梁”。当载荷从前腿转移到这个脊梁SCAMP飞离墙面

据实验室网站介绍,该机器人能飞行、降落、攀爬,脚下打滑时还能站稳了再爬起来、再起飞,这一切都是通过机载传感器和计算机来实现。如果SCAMP未能抓稳开始下滑,此时无人机将检测到这种突如其来的垂直加速度,并快速开启旋翼,再次恢复攀爬,可避免机器损坏。这种设计灵感源自于自然中的技术发现--即便像不会飞行的动物热带雨林蚂蚁都可以通过使用空气动力恢复攀爬。

“阿特拉斯”大型机器人能越过崎岖的地形把装备补给送到人类无法到达的地方,而“SCAMP”能到达“阿特拉斯”到不了的地方,在战场或救灾中发挥巨大作用。

图:SCAMP从飞行状态到攀爬状态再回复到飞行状态

研究人员认为,机器人更小的话,相对于体积而言黏合度更高,受到碰撞时会更稳定,能更快调整方向,更容易找到落脚点。此外,机器人越小,与空气的相互作用越大。但它也有缺点:大部分这样的四旋翼飞行器,其电池只够它们飞几分钟。

研究人员在最近的《机器人学报》和《光谱》杂志上介绍了这项成果。论文第一作者摩根·珀博(个人主页)说,“SCAMP”是第一个把飞行、降落和被动附着技术、攀爬相结合的机器人。虽然降落是个难题,因为无人机要找到一个合适的落脚点概率很小,不过加上攀爬能力,它就能更准确地到达目的地。此外,就算风太大不适合飞行时,它也能爬过去。

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文章评论(1)
金陵[北京大学]

马云说:能力与长相成反比。看来这话在无人机界也适用。。

849天前 | 回复
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作者 罗纳尔多

学生

北京理工大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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