FlyCroTugs可以拉动物体重量的40倍 如一种情况下的门把手
FlyCroTug带有微型螺钉,可以安装在屋顶瓦上,这样它就可以拉出一个水瓶。
闭门只是许多障碍中的一个,它不会对称为FlyCroTug的新型飞行微型牵引机器人构成障碍。两个FlyCroTugs配备了先进的抓握技术,能够移动和拉动周围的物体,可以共同套装门把手并打开门。
由斯坦福大学工程学院的Fletcher Jones主席Mark Cutkosky和瑞士洛桑联邦理工学院的Dario Floreano开发,FlyCroTugs是研究人员修改过的微型飞行器,因此车辆可以自行锚定在Cutkosky实验室开发的使用由壁虎和昆虫的脚构成的粘合剂的各种表面。
通过这些连接机制,FlyCroTugs可以拉动物体重量的40倍,如一种情况下的门把手,或救援情况下的摄像机和水瓶。类似的车辆只能使用空气动力将物体提升到自身重量的两倍左右。
“当你是一个小型机器人时,这个世界充满了巨大的障碍,”斯坦福大学的研究生,10月25日发表在“科学机器人”杂志上的FlyCroTugs论文的主要作者马修·埃斯特拉达说。“结合我们的飞行器的空气动力以及我们通过连接机制产生的相互作用力,导致了一些非常灵活,非常有力和微观的东西。”
研究人员表示,FlyCroTugs体积小,意味着它们可以通过舒适的空间导航,并且非常靠近人,这使得它们对于搜索和救援非常有用。这些小型机器人在拖拽时紧紧抓住表面,可能会移动碎片或定位相机以评估危险区域。
从大自然中汲取灵感
与Cutkosky实验室的大多数项目一样,FlyCroTugs受到自然界的启发。研究人员希望拥有快速,小型,高机动性但能够移动大载荷的飞行器,他们希望看到黄蜂。
“黄蜂可以快速飞到一块食物上,然后如果东西太重而无法起飞,它们会将它拖到地面上。所以这对我们采取的方法来说是一种灵感,”Cutkosky说道。该论文的共同作者。
研究人员阅读了关于黄蜂猎物捕获和运输的研究,这些研究确定了飞行相关肌肉与总质量的比率,这决定了黄蜂是否与其猎物一起飞行或拖拽它。根据FlyCroTugs降落的位置,他们还跟随黄蜂的导致有不同的附件选项。
对于光滑的表面,机器人有壁虎夹持器,非粘性粘合剂,模仿壁虎复杂的脚趾结构,并通过在粘合剂和表面之间产生分子间力来保持。对于粗糙的表面,这些机器人配备了32个微型松针,一系列鱼钩状金属刺,可以单独锁定在表面的小凹坑上。
每个FlyCroTug都有一个绞盘,带有电缆和micropines或壁虎粘合剂,以便拉扯。除了这些固定功能之外,它们还具有高度可修改性。夹具的位置可以根据它们将要着陆的表面而变化,并且研究人员还可以添加用于地面运动的部件,例如轮子。研究人员表示,将所有这些功能都放在一个重量是高尔夫球重量两倍的小型飞行器上并不是一件小事。
“人们倾向于认为无人机是飞行和观察世界的机器,但飞行昆虫会做许多其他事情 - 例如步行,攀爬,抓取,建筑 - 而社会昆虫甚至可以合作增加力量,”Floreano说,谁是本文的高级作者。“通过这项工作,我们展示了能够锚定环境并与其他无人机协作的小型无人机可以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,无人机和其他小型飞行机器人现在似乎风靡一时,但FlyCroTugs - 能够导航到偏远地区,锚定和拉动 - 落入一个更具体的利基市场。
“世界上有许多实验室开始使用小型无人机或飞行器,但如果你看一下那些也在思考这些小型车辆如何与世界进行物理交互的实验室,那么它就会变得更小,”他说。
研究人员可以用两个FlyCroTug成功打开一扇门。他们还在摇摇欲坠的结构上面放了一只苍蝇,然后拿起相机看里面。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。
埃斯特拉达说:“制造这样的车辆的工具越来越容易获得。”“我很高兴能够将这些连接机制越来越多地融入到设计师的工具带中,使机器人能够利用与环境的相互作用力,并将这些机制用于有用的目的。”
本文的其他共同作者是EPFL的Stefano Mintchev和研究时在斯坦福大学的David Christensen。这项工作由瑞士国家科学基金会,国家科学基金会,瑞士政府卓越奖学金和美国陆军研究实验室MAST计划资助。