導讀

近日，美國華盛頓年夜學的工程師們初次割斷了約束飛翔機械人的電線，并為它們添加了“年夜腦”。他們設計出的飛翔機械人 RoboFly 睜開了初次自力地振翅飛翔。關于 RoboFly 來講，這是一次渺小的振翅；關于機械人類來講，這倒是一次偉大的奔騰。

配景

蟲豸般年夜小的飛翔機械人能贊助人類完成費時的義務，例如查詢拜訪年夜型農(nóng)場的農(nóng)作物發(fā)展情形，或許嗅出泄漏的氣體。然則這些機械人小到?jīng)]法應用螺旋槳，是以它們的飛翔是靠振動渺小的同黨。但是，作為這些機械人的“表親”，比它們更年夜的無人機，平日會采取螺旋槳。小尺寸的優(yōu)勢在于：這些機械人制作本錢低，易于“溜進”狹窄的空間中，而比它們更年夜的無人機卻沒有方法進入狹窄的空間。

然則，今朝飛翔機械人依然須要用電線拴在空中上。例如，筆者已經(jīng)引見過美國哈佛年夜學工程和運用迷信學院開辟的微型飛翔機械人RoboBee，這類蟲豸般年夜小的機械人既可以泅水，也能夠飛翔。然則，供電和掌握同黨的電子裝備普通都重到讓這些小型機械人難以攜帶。是以，為了節(jié)儉分量，電力必需用電線從內(nèi)部來供應。

（圖片起源: 哈佛年夜學微型機械人試驗室 / 工程和運用迷信學院）

立異

近日，美國華盛頓年夜學的工程師們初次割斷了約束飛翔機械人的電線，并為它們添加了“年夜腦”。他們設計出的飛翔機械人 RoboFly 睜開了初次自力地振翅飛翔。關于 RoboFly 來講，這是一次渺小的振翅；而關于機械人類來講，這倒是一次偉大的奔騰。

5月23日，團隊將他們的研討結果揭橥于澳年夜利亞布里斯班召開的機械人與主動化國際會議（International Conference on Robotics and Automation）上。

（圖片起源:Mark Stone/ 華盛頓年夜學）

技巧

RoboFly 只比牙簽略微重一點點，并由激光供電。它采取一個微型板上電路將激光的能量轉化為足夠的電力來操控其同黨。

（圖片起源: Mark Stone / 華盛頓年夜學）

論文合著者之1、華盛頓年夜學機械工程系助理傳授 Sawyer Fuller 表現(xiàn)：“之前，蟲豸年夜小的無線飛翔機械人的概念只涌現(xiàn)在科幻小說中。那末，我們能在無線的情形下讓它們?nèi)蝿諉幔课覀兊男滦蜔o線 RoboFly 已異常接近實際。”

工程方面的挑釁重要在于振翅。拍打同黨是一個功耗很年夜的進程，電源和批示同黨的掌握器都很年夜且很粗笨，以致于微型機械人沒法搭載它們。所以，之前的蟲豸機械人RoboBee才會被一根電線牽住，這根電線用于吸收來自空中的能量和掌握。

然則，飛翔機械人應當可以或許本身零丁操作。Fuller 及其團隊決議采取狹小的弗成見激光束來為機械人供電。他們讓激光束指向貼在RoboFly上方的光伏電池，并將激光轉化為電力。

（圖片起源: Mark Stone / 華盛頓年夜學）

論文合著者之1、華盛頓年夜學 Paul G. Allen 盤算機迷信與工程學院的 Shyam Gollakota 表現(xiàn)：“為了將年夜量電力敏捷傳輸至同時又不增長許多分量，這是最有用的門路之一。”

激光依然沒法零丁供給足夠的電壓來挪動同黨。是以，團隊設計了一個電路，它將光伏電池輸入的7伏電壓晉升至飛翔所需的240伏。同時，為了讓 RoboFly 掌握本身的同黨，工程師們設計了一個“年夜腦”：他們在雷同的電路中添加了一個微掌握器。

以下圖所示：具有升壓電路（右邊的銅線圈和黑色盒子）的柔性電路（黃色）
和微掌握器“年夜腦”（右上方的黑色正方形盒子）。

（圖片起源: Mark Stone / 華盛頓年夜學）

論文合著者之1、華盛頓年夜學電氣工程系博士生 Vikram Iyer 表現(xiàn)：“微掌握器就像真實的飛翔蟲豸的年夜腦，告知同黨肌肉甚么時光任務。它發(fā)送‘用力拍打’或許‘停滯拍打’等指令給RoboFly的同黨。”

（圖片起源: Mark Stone / 華盛頓年夜學）

特殊是，掌握器以波的情勢發(fā)送電壓模擬真實蟲豸同黨的振動。論文引導作者、機械工程系博士生 Johannes James 表現(xiàn)：“它應用脈沖構成波。為了讓同黨敏捷地拍打，它敏捷收回一系列脈沖，然后當將近到達波峰時，它會讓脈沖變慢。然后，它會相反地操作，讓同黨向別的一個偏向安穩(wěn)地拍打。”

價值

Fuller 說：“我真想做成一個能找到甲烷泄漏的飛翔機械人。你買到一個充斥飛翔機械人的手提箱，翻開它，然后這些飛翔機械人會在修建物鄰近飛來飛去，尋覓管道泄露的氣體羽流。假如這些機械人能很輕易找到泄漏，那末這些泄漏就會極可能被敏捷修復，從而削減溫室氣體排防。它遭到了真實飛蟲的啟示，這些飛蟲異常擅長飛來飛去尋覓有氣息的器械。所以我們以為，這關于 RoboFly 來講是一個好運用。”

將來

如今，RoboFly 只能騰飛和下降。一旦它的光伏電池分開激光的直接對準線，機械人將會停電并下降。然則團隊愿望不久可以或許操控激光，讓 RoboFly 可以回旋而且飛來飛去。

Gollakota 表現(xiàn)，今朝 RoboFly 由激光供電，而將來的版本將采取電池或許從無線電旌旗燈號中接收能量。那樣的話，他們的電源可以依據(jù)特別的義務須要停止修正。

Fuller 表現(xiàn)，將來的 RoboFlies 無望具有更高等的“年夜腦”和傳感器體系，從而贊助它們導航和自力地完成義務。