機(jī)身和四只翅膀均由碳纖維制成,能在空中隨意懸停……德國(guó)某公司制造的一款仿生機(jī)器人,擁有蜻蜓的各項(xiàng)特征,能把蜻蜓靈活的飛行“身法”模仿得淋漓盡致,從遠(yuǎn)處看就像真的蜻蜓一樣。
據(jù)悉,這款撲翼仿生機(jī)器人是第一個(gè)能夠同時(shí)模擬直升機(jī)、有翼飛行器以及滑翔機(jī)飛行狀態(tài)的仿生機(jī)器人。
自然界大約有100萬(wàn)種昆蟲(chóng)和9000種鳥(niǎo)類,這些飛行生物向人類展示了它們卓越飛行能力,同時(shí)也啟發(fā)著人類研制出撲翼仿生機(jī)器人——
當(dāng)翅膀向下拍動(dòng)時(shí),由于慣性,翅膀上部的空氣沒(méi)有立刻隨翅膀向下流動(dòng),因此翅膀上表面的空氣暫時(shí)相對(duì)較少,甚至出現(xiàn)局部真空。當(dāng)翅膀下側(cè)壓力與上側(cè)壓力的差值大于重力時(shí),撲翼仿生機(jī)器人將上升;反之,撲翼仿生機(jī)器人下降。
在最近20年里,人們已經(jīng)成功研制出一些仿昆蟲(chóng)型和仿鳥(niǎo)型的撲翼仿生機(jī)器人,如美國(guó)哈佛大學(xué)的“果蠅”、中國(guó)南京航空航天大學(xué)的“金鷹”和西北工業(yè)大學(xué)的“信鴿”等。
如今,撲翼仿生機(jī)器人的發(fā)展方興未艾,顯示出廣闊的應(yīng)用前景:在機(jī)器人上裝備好攝像機(jī)、紅外傳感器或雷達(dá),通過(guò)手掌上的顯示器就可以看到其傳回的目標(biāo)信息的所在位置,如果裝上電子鼻,它甚至可以根據(jù)氣味跟蹤目標(biāo);可以代替人類在樓梯間、巷道、山地等復(fù)雜地帶,執(zhí)行預(yù)警探測(cè)、物資輸送、火力打擊及反恐救援等任務(wù),極大減少人員傷亡損失……
撲翼仿生機(jī)器人的發(fā)展涉及生物、材料、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子等眾多學(xué)科,其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要集中在三個(gè)方面:
——微型化。當(dāng)前,機(jī)器人的使用場(chǎng)景逐漸趨向于精確化、狹窄化和復(fù)雜化,這種任務(wù)場(chǎng)景的需求必然加速仿生機(jī)器人向微型化方向轉(zhuǎn)變。撲翼仿生機(jī)器人微型化的關(guān)鍵是機(jī)電系統(tǒng)的微型化。通過(guò)將驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、傳感器等部件進(jìn)行高度集成,可實(shí)現(xiàn)撲翼仿生機(jī)器人的整體微型化。
——智能化。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,撲翼仿生機(jī)器人已從傳統(tǒng)的純機(jī)械式向智能化過(guò)渡。其智能化主要體現(xiàn)在執(zhí)行任務(wù)的多樣化、完成動(dòng)作的人性化、控制水平的精確化等。
——仿形化。撲翼仿生機(jī)器人的外形與所模仿生物的相似性將越來(lái)越趨于“高仿”。機(jī)器人仿形化有助于其在軍事偵察、掩護(hù)等作戰(zhàn)場(chǎng)景更加隱蔽、安全地完成任務(wù)。
可以預(yù)見(jiàn),世界各國(guó)將會(huì)持續(xù)加強(qiáng)對(duì)自然界生物形態(tài)和特征的研究,并結(jié)合人工智能、機(jī)械制造和信息科學(xué)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)生物特點(diǎn)及行為的更高級(jí)、更深層次的模仿,制造出更先進(jìn)的撲翼仿生機(jī)器人。