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小型飞行机器人能够将物体拉到重量的40倍

来自EPFL和斯坦福大学的研究人员开发了一种小型无人机,可以在强大的绞车,壁虎粘合剂和微型松树的帮助下着陆然后移动重量为40倍的物体。

闭门只是众多障碍之一,不再对洛桑联邦理工学院(EPFL)和斯坦福大学联合开发的小型飞行机器人构成障碍。这些机器人配备了先进的抓握技术 - 灵感来自壁虎和昆虫脚 - 并能够与周围的世界互动,它们可以协同工作,套上门把手,拉开门。

这些FlyCroTugs - 飞行,微型,牵引机器人 - 来自EPFL工程学院NCCR机器人总监Dario Floreano和斯坦福大学工程学院Fletcher Jones主席Mark Cutkosky所经营的实验室。

FlyCroTugs是微型飞行器,研究人员对其进行了修改,以便使用壁虎粘合剂和微型弹片将自己固定在各种表面上。由于这些机制,FlyCroTugs可以拉动重量超过40倍的物体,例如门把手,或者在救援场景中,相机和水瓶。其他研究人员生产的类似车辆只能拉动重量的两倍。

斯坦福大学的研究生马修埃斯特拉达说:“当你是一个小型机器人时,这个世界充满了巨大的障碍。” 埃斯特拉达在弗洛里诺的弗洛里亚诺智能系统实验室(LIS)参与了这个项目,并且是科学机器人研究论文的主要作者。“通过结合我们车辆的空气动力和连接机构产生的互动力,我们能够提出一些非常灵活,非常强大且非常小的东西。”

研究人员指出,FlyCroTugs由于尺寸大小,可以安全地穿越狭窄的空间并且非常靠近人。这使他们成为搜救任务的理想人选。通过在拖拽时紧紧抓住表面,微型机器人可能会移动碎片或定位相机以评估危险情况。

从大自然中汲取灵感

FlyCroTugs受大自然的启发。当研究人员开始研究一种速度快,体积小,机动性强且能够移动大负荷的飞行器时,他们首先研究了黄蜂。

“黄蜂迅速飞向一块食物,如果它太重而无法携带,它们会将它拖到地上。这一观察结果是我们的方法的起源,“该论文的共同作者Cutkosky说。

通过分析黄蜂如何捕获和运输猎物的研究,研究人员能够确定飞行相关肌肉与总质量的比率,确定黄蜂是否携带猎物或拖拽它。黄蜂还激励他们根据FlyCroTugs降落的位置开发各种附件选项。对于光滑的表面,机器人有壁虎夹持器,一种非粘性粘合剂,模仿壁虎复杂的脚趾结构。它们通过在粘合剂和表面之间产生分子间力来坚持。

对于粗糙的表面,这些机器人配备了32个微型松针,一系列鱼钩状金属钉,可以单独锁定在表面的小凹坑上。为了牵引有效载荷,每个FlyCroTug都有一个绞盘,带有电缆和微型滑板或壁虎夹持器。这是它唯一的固定功能; 其余的都是高度可修改的。根据预期的着陆表面,夹具的位置可以移动,研究人员可以添加部件 - 例如轮子 - 用于地面运动。将所有这些功能包装在重量仅为几盎司的小型飞行器上并不容易。

“人们倾向于认为无人机是飞行和观察世界的机器。但是飞虫还可以做许多其他事情,例如散步,攀爬,抓取和建造。社会昆虫甚至可以一起工作并结合他们的力量,“该研究的主要高级作者弗洛雷诺说。“通过我们的研究,我们发现小型无人机能够将自己固定在周围的表面并与其他无人机配合。这使他们能够执行通常分配给人形机器人或大型机器的任务。“

与世界互动

根据Cutkosky的说法,当无人机和其他小型飞行机器人风靡一时时,FlyCroTugs - 具有栖息,攀爬,推拉的能力 - 真正脱颖而出。使用两个FlyCroTugs,研究人员能够打开一扇门。他们还让其中一人将一台摄像机拖到了摇摇欲坠的建筑物的顶部,以便进入室内。接下来,他们希望能够实现自动控制和同时飞行多辆车的物流。

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