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能像鸟一样飞翔的3D打印扑翼飞行器

发布时间: 2015-02-25 07:05 来源: 天工社 作者: 网络 点击: 我要评论 条评论)

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大约在两年前,天工社曾经报道过几位来自马里兰大学的研究人员在3D打印技术的帮助下开发出一架名为“机器乌鸦(RoboRaven)”的机器大鸟,能够像鸟一样扑翼飞行,虽然已经很不错了,但是由于鸟的动作太复杂,机器乌鸦不能完全模仿,因此,人的肉眼还是很容易能够将其与鸟类的飞行区别开来。

延伸阅读:《3D打印机器鸟逼真堪比真鸟》

不过这队科学家并没有停止继续深入研究。近日,他们在《SoftRobotics(软机器人)》杂志上发表报告称,他们已经研究制造出了非常接近真实鸟类飞翔动作的飞行器。这个研究团队由机械工程教授SatyandraK.Gupta,如今他们制造的3D打印鸟形无人驾驶飞机(或无人机)几乎可以像一只真正的鸟一样飞翔、俯冲和盘旋。在一次飞行测试中,一只路过的鹰甚至都被迷惑了。

您可能会奇怪,为什么科学家们会花这么多的时间和精力去复制一只鸟的飞行动作,但那是因为理论上,扑翼飞行器(FWAVs)会比旋转翼(如直升机)飞行器更安全、更安静。而鸟类的飞行能力则代表了扑翼飞行器所能达到的最高水平。“鸟类是FWAVs开发的一个重要灵感来源,因为其高度可变形的翅膀能够切换至各种形状来控制空气动力以实现迅速机动和稳定飞行。”研究团队在他们刚刚发表的文章中表示。这篇文章的题目是《机器乌鸦:一种具有高度适应性和独立控制翅膀的扑翼飞行器(RoboRaven:AFlapping-WingAirVehiclewithHighlyCompliantandIndependentlyControlledWings)》”。

这只机器乌鸦与之前相比,在两个方面进行了创新:一是它在两只翅膀上使用了可彼此独立运动的驱动器。“大多数FWAVs使用一个驱动器来扇动两翼。”研究团队写道。“而两只彼此独立的翅膀就有可能通过对翅膀运动进行编程以实现所需的翼形状从而获得相关的空气动力能力。简而言之,它使机器乌鸦能够完成更为复杂的飞行模式,就像一个真正的鸟那样。

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不过机器乌鸦也因此增加了零部件,使结构更加复杂,可以想象,直接的结果就是增加了很多额外的重量。而研究团队解决之道,也就是其第二方面的创新,就是:3D打印。通过3D打印,研究团队制造出了更轻的部件,解决了零部件的增加所带来的重量问题。

此外,普通的塑料件是无法满足机器乌鸦在天空自由翱翔的需要的,科学家们依靠3D打印的聚合物结构,使其比典型的塑料部件更轻、更强。

尽管机器乌鸦目前仍然处于原型阶段,研究团队对最终的结果非常有信心。“这代表了在FWAVs的研究和开发方面的一大全新进展,并且可提高FWAVs在恶劣的环境中完成更为苛刻任务的能力。”科学家们总结说。“我们设想,这将使带有高度适应性翅膀的扑翼飞行器在某些条件下可以替代螺旋桨驱动的飞行器。”

(责任编辑:单刀)
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