[视频]布朗大学造蝙蝠机器人来研究蝙蝠飞行原理

2013年03月05日 10:27 次阅读 稿源: 条评论
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最近,我们看到一个机器人鸵鸟。现在,有一个机器人蝙蝠——或者至少其中的一部分。约瑟夫Bahlman,布朗大学的一名研究生,在教授肯尼斯·布鲁尔和莎朗•斯沃茨的帮助下,已经开发了一个仿生的机器人蝙蝠翼韧带,皮肤和结构都模仿真的蝙蝠。这个项目的目的是为了更进一步的了解蝙蝠的飞行结构。

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对于我们来说,蝙蝠比鸟更密切相关,但他们比鸟类往往更有点神秘。它不是简单地在晚上飞来飞去,并且关联到过分打扮的特兰西瓦尼亚人(似乎好像是吸血鬼的意思)的奇怪的饮食。他们也是唯一会飞的哺乳动物,以及它们究竟怎样保持机载这些都有点难以理解。

蝙蝠不像飞机。你不能在风洞中捅到一只,而且如果你尝试了,他们就再也不会停在这里了。“我们不能要求一个蝙蝠翅膀的频率从8赫兹增长到9赫兹去让我们看到其中出现的差别”,Bahlman说。“他们真的非常不配合。”

他们也非常复杂。翅膀可以伸长,以及蝙蝠的身体,都是靠手臂和手支撑的——事实上,它的翅膀是几乎就是它的手。在这个框架上是一个非常有弹性的皮肤,可以延伸至400%而没有一丝撕裂。

这 些观点使机器人具有吸引力的,因为它不仅是合作,而且可以简化。或者说,它简化了,因为这项技术完全复制一个并不存在的蝙蝠翼。在Bahlman布鲁尔, 一名工程师和生物学家Swartz的帮助下,布朗大学的蝙机器人得到设计并开始建造。它有3 d印刷塑料“骨头”和一个硅酮弹性体的皮肤。七个关节驱动三个伺服电机牵引电缆像肌腱。

机器人不适合飞行,但对风洞测试。有一个传感器的测量在翅膀上假如它正在通过一个风洞。通过测量这些,研究人员可以学到很多关于蝙蝠的翅膀飞行原理。

“我们能回答这样的问题:“不增加翼拍频提高升力以及能量消耗的是什么做的?“Bahlman说。“我们可以直接测量这些运动参数之间的关系,空气动力学的力量和能量学。”

例如,机器人翅膀可以帮助理解这个角色的翅膀折叠。

它不只是风洞测试帮组我们了解很多知识。“通过模仿它们,我们学到了很多关于蝙蝠的飞行原理,也一些出错的事情,”Bahlman说。测试表明,该机器人翼会以惊人的方式失败,如弯头打破或皮肤撕裂。修复这些故障方法是如何在肌腱、韧带和肌肉增强这些弱点。。

蝙蝠翼的机器人不仅仅是对蝙蝠研究的一种好奇心理。Bahlman声称,它在发展小飞机行业中也有实际应用,如微型飞行器,可以模仿蝙蝠一样飞行。

至于布朗的机器人蝙蝠,Bahlman说:“下一步要做的是从材料开始。我们想尝试不同的翅膀材料、不同数量的灵活性骨头,权衡下这些材料的属性然后看看有没有比较适合的。”

这项研究结果发表在《生物灵感和仿生学》。

视频展示了机器人蝙蝠翼在行动。

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