随着技术提升与研究员不断改良,我们可以看到美国哈佛大学 Wyss 研究所的微型飞行机器人 RoboBee 不断“进化”,从 2013 年只会起降,到 2017 年学会如何游泳与潜水,如今研究员在这只机械小蜜蜂装上太阳能板,让它进化成 RoboBee X-Wing,成攻脱离有如牵绳的电源线,自由自在地飞翔。
如最上方首图所示,虽然微型机器人叫做 RoboBee X-Wing,但它长得一点也不像蜜蜂,共通点大概只有一样是两对翅膀。
与先前的两片翅膀设计相比,最新版本的 RoboBee X-Wing 版本有四片翅膀,是由两个氧化铝压电致动器(piezoelectric actuators)驱动,重量约为 90 毫克,乍看之下从两片翅膀增加到四片,听起来好像没什么特别的,不过透过这项设计,RoboBee X-Wing 不仅能提高空气动力学、将飞行效率提升 30%,也有不错的推力重量比。
研究员 Noah T. Jafferis 指出,这使得团队可在不增加动力情形下,将所需零件放到机器人上。
(Source:哈佛大学)
根据哈佛新闻稿,RoboBee X-Wing 身长 5 公分,重约 259 毫克,比回纹针、甚至是一般昆虫都还要轻,更号称是最轻的机器人。其耗电量约为 110-120mW,为了让微型机器人无线飞行,团队也在机翼上方 3 公分处放置太阳能板,电子面板则放置在机翼下方,以维持平衡。其中电子面板主要是将太阳能电池产生的低压讯号,转换成驱动机器人的高压讯号。
(Source:哈佛大学)
不过要在微型机器人上放置太阳能板并非易事,市面上最小的太阳能板约 10 毫克重,每毫克仅提供 0.76mW 电力,其实无法提供多少能量,因此团队目前是用卤素灯模拟约 3 个太阳的能量。
显然纵使现在 RoboBee X-Wing 能自在飞翔,依然不能离开实验室、亲近大自然。
目前 RoboBee X-Wing 也只能飞行约半秒左右,飞行方向也仅限直线向上,不能转弯更不能控制方向,但这已经是哈佛大学 6 年来的突破,未来团队希望能降低机器人的电力需求,实际将微型飞行机器人带出实验室,让 RoboBee X-Wing 能轻松地穿梭在建筑物之间。
而微型飞行机器人也是科学家不断探索的课题,先前美国华盛顿大学也有开发出体积跟苍蝇差不多大的太阳能机器昆虫 RoboFLy,主要用激光供给电力,当激光照射在 RoboFLy 太阳能板上时,可把原先 7 伏特的能源转化成 270 伏特。
虽然这些微型飞行机器人距离商业化还有一大段距离,性能也远远比不上影集里面那些杀人于无形、或是隐匿侦查的微型昆虫,但随着科技日新月异,未来某一天影集中的剧情也有机会成真。
- Solar-powered Robobee flies without a tether
- The Robobee flies solo
- A solar-powered robot bee shows how insect drones may take flight
- Untethered flight of an insect-sized flapping-wing microscale aerial vehicle
(首图来源:Nature 影片)
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