机器人技术不断发展,各种有创意的新应用频频爆发

机器人技术不断发展，各种有创意的新应用频频爆发。最近，研究人员在华盛顿大学取得了显著突破，开发了一种可以在半空中改变形状而不使用电池的小型机器人设备。这项研究的结果于2023年9月13日在《科学机器人》杂志上发表。让我们来看看这项令人兴奋的技术。

这些小型机器人被戏称为“微型飞机”，它们具有独特的特点，在机器人领域引起了广泛的关注。与传统的机器人不同，这些微型飞机不需要电池来驱动它们的运动，而是使用太阳能和折纸技术来改变空气形状和飞行控制。

每个微型飞机都配备了板载无电池执行器、太阳能收集电路和控制器。这些关键部件允许机器人触发半空中形状的变化，从而改变其飞行方式。具体来说，它们采用三浦折纸法，一种精致的折叠技术，通过巧妙地“卡住”折叠位置，将自己从滚动状态转变为直接下降到地面状态，同时分散在空气中。

该技术的关键是如何控制这些机器人的形状变化和飞行。研究人员使用各种方法来实现这一目标，包括估计高度、机载计时器和蓝牙信号的机载压力传感器。这些方法的结合使研究人员能够准确地控制每个机器人的形状变化和飞行路径，从而实现各种应用。

微型飞机的特点令人印象深刻。它们的重量只有400毫克，相当于钉子的一半。然而，当它们在微风中从40米的高度坠落时，它们可以飞行相当于足球场的距离。此外，这些机器人还携带机载传感器来测量飞行过程中的温度、湿度和其他条件，为各种研究和任务提供有用的数据。

华盛顿大学保罗是本研究的首席科学家之一·G·艾伦计算机科学与工程学院助理教授Vikram “利用折纸技术为微型飞机开辟了新的设计理念，”Iyer说。受树叶几何图案的启发，我们将Miura-ori折叠技术与能量收集和微执行器相结合，使我们的飞机能够在半空中模仿不同类型的树叶飞行模式。这种高度节能的方法使我们能够在没有电池的情况下控制微型飞机的下降，这在过去是不可能的。”

然而，该技术也面临着一些挑战。其中之一就是确保机器人足够坚硬，以免在发出信号之前意外地变成折叠状态。此外，这些机器人需要能够在没有电源的情况下改变形状，这得到了太阳能收集电路的满足。目前，这些微型飞机只能单向转换，从滚动到下降。但研究人员表示，未来的设备将能够实现双向转换，从而在恶劣天气条件下实现更准确的着陆。

这项研究的合作伙伴包括华盛顿大学和威斯康星大学的科学家和工程师，他们的合作取得了这一重要成就。此外，该研究还得到了摩尔基金会奖学金、国家科学基金会、国家GEM联盟、谷歌奖学金计划、Cadence奖学金计划、华盛顿NASA空间拨款奖学金计划、SPEA等多家资助机构的支持 ACE奖学金计划。

本研究的成功标志着机器人技术领域的重要进步，为未来的无电池机器人和空气应用提供了新的思路。这些微型飞机的创新设计和高节能特性将是包括科研、环境监测和救援任务在内的各个领域。