研討者對初代機(jī)械人停止改革，推出了新款蜜蜂機(jī)械人
據(jù)哈佛年夜學(xué)工程與運(yùn)用迷信學(xué)院官方網(wǎng)站報(bào)導(dǎo)，該校的約翰·A·保爾森工程學(xué)院與威斯生物工程研討所的迷信家們配合協(xié)作，研收回名為“蜜蜂機(jī)械人”的最新混雜型機(jī)械人。該研討項(xiàng)目由美國國度迷信基金會和哈佛年夜學(xué)威斯生物工程研討所配合支撐，相干研討論文已揭橥于外刊雜志《迷信機(jī)械人》上。
自2003年開端，蜜蜂就進(jìn)入了研討者的視野。它們是勤奮的“休息者”，體型嬌小，飛翔迅速，在采食花粉、釀造花蜜之余，還能堅(jiān)持外部組織井井有條。一個(gè)地域，缺乏了蜜蜂，植物授粉就會遭到影響。迷信家們以為，若能模擬蜜蜂，制造出微型仿活力器人，既能替換蜜蜂的任務(wù)，又能裝備其他壯大功效，將會為人類的將來生涯帶來極年夜方便。
因而，在2012年歲終，哈佛年夜學(xué)的研討人員共推出20種蜜蜂機(jī)械人原型。它們固然外形各別，但根本都有超薄的“同黨”和超強(qiáng)的微動力體系。2013年揭橥于《天然》雜志上的論文注解，經(jīng)由十年研發(fā)，人們終究迎來了體重僅80毫克的第一代“蜜蜂機(jī)械人”。雖然在飛翔機(jī)能上還有諸多須要改良的處所，但它根本完成了迷信界的最后預(yù)期。
本年，研討者對初代機(jī)械人停止改革，推出了新款蜜蜂機(jī)械人。研討者稱，新款機(jī)械人屬于混雜型機(jī)械人，它不只飛翔技巧一流，還能自若黏附在墻壁上。更使人意想不到的是，它還能服從批示，進(jìn)入水中，或潛水，或泅水，最初前往水面，平安著陸。論文注解，新一代蜜蜂機(jī)械人的分量要比任何一款水陸兩用機(jī)械人輕1000倍，順應(yīng)多種用處，還能從事搜救行為、情況監(jiān)測和幫助生物研討等。
哈佛蜜蜂機(jī)械人將退化偏向調(diào)劑為水下
比擬好像一根火柴棒的第一代蜜蜂機(jī)械人，本年的進(jìn)級版本體型更年夜，全體色彩也從本來的銀黑色改成黃黑色。分量為175毫克，是曩昔的兩倍。底部仍然堅(jiān)持了“四足鼎峙”的設(shè)計(jì)，但機(jī)身已修正為長方體盒子外形，頂部也不再單有兩只通明同黨，而是增加了四個(gè)偏向上的感應(yīng)支架。這讓它看上去更像一架微型無人機(jī)，而非簡略的仿活力器人。
因?yàn)闊o人機(jī)量產(chǎn)曾經(jīng)完成，會飛的小機(jī)械人在年夜眾看來其實(shí)不是甚么新穎事，所以哈佛蜜蜂機(jī)械人將退化偏向調(diào)劑為水下，從最后貼在水面上不動，到現(xiàn)在能潛入水中泅水。
萬萬別小視水的力氣，對人類而言，分開水是件很輕易的事，但關(guān)于像蟲豸這類體型渺小的生物來講，倒是個(gè)挑釁。新款蜜蜂機(jī)械人比一美分硬幣輕14倍，如許的尺寸前提下，水的外面張力是機(jī)械人本身分量的10倍，是機(jī)械人騰飛所需晉升力的3倍，的確是超強(qiáng)引力！哈佛年夜學(xué)工程學(xué)傳授羅伯特·伍德表現(xiàn)，想象一下你在浴缸內(nèi)洗澡，全身浸入水中，再從水底起身的那種感到，水帶來的外面張力就像是一堵沒法穿越的墻壁。
為懂得決這個(gè)成績，研討者對四腿機(jī)械人停止了年夜改革，特別是在浮動裝配上，為它裝備了微型可燃火箭，可以或許在剎時(shí)供給打破水表張力的迸發(fā)性動力。伊麗莎白·赫爾布林是哈佛微型機(jī)械人試驗(yàn)室的研討生和揭橥論文的協(xié)作者，他引見稱，機(jī)身的長方形盒子就是一個(gè)中心集氣室。一旦機(jī)械人游到水面鄰近，室內(nèi)就會撲滅火花，電解板開端將水變成可燃性的氫氧混雜氣體。
從體型上不好看出，蜜蜂機(jī)械人自己的載荷才能無限，沒法攜帶活動所需燃料，所以研討者們不能不找出一個(gè)發(fā)明性處理計(jì)劃，好比從情況中尋覓可應(yīng)用資本。由此，研討者聯(lián)想到火箭發(fā)射所需的氫和氧，并融會到電解制氣不只能處理燃料成績，還能應(yīng)用氣體的浮力解脫水的張力。一旦火花撲滅，腔室內(nèi)會剎時(shí)充斥氣體，嗖的一聲，沖出水面。正如論文所述，機(jī)械人不只取得活動助力，還構(gòu)成了活動的預(yù)設(shè)彈道。
哈佛年夜學(xué)技巧開辟辦公室曾經(jīng)為蜜蜂機(jī)械人請求了專利
除破解水表張力的困難以外，微型機(jī)械人試驗(yàn)室的研討者們還優(yōu)化了機(jī)翼設(shè)計(jì)。他們表現(xiàn)，蜜蜂機(jī)械人是第一個(gè)可以或許在龐雜情況中重復(fù)往返挪動的微型機(jī)械人。新設(shè)計(jì)許可機(jī)械人在水與空氣之間直接過渡，這是天然蟲豸做不到的。
水的密度是空氣的1000倍，兩種性質(zhì)分歧的介質(zhì)對機(jī)翼的請求很高，其拍動速度在轉(zhuǎn)換中變更很年夜。假如振動頻率太低，機(jī)械人會飛不起來；頻率太高，機(jī)翼就會在水中折斷。聯(lián)合實(shí)際模子和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研討人員尋覓到了機(jī)翼尺寸與振動頻率的黃金組合。新同黨采取了多形式活動設(shè)計(jì)，空氣中的拍動頻率為220至300赫茲，水中則變成9至13赫茲。
研討者還指出，經(jīng)由過程修正機(jī)械人的設(shè)計(jì)，新版蜜蜂機(jī)械人的有用載荷才能是第一代的三倍以上，這使得機(jī)械人可以或許攜帶額定裝備，包含氣室、電解板、電火花和靈巧的支架腿。這使它退化為一種多功效機(jī)械人，并能在龐雜情況中完成各類義務(wù)。
雖然新型蜜蜂機(jī)械人已成為微型機(jī)械人范疇的一年夜造詣，但它還未到達(dá)完善的境地。羅伯特·伍德表現(xiàn)，因?yàn)橐院蟮臋C(jī)載傳感器機(jī)能缺乏，活動跟蹤體系存在限制，蜜蜂機(jī)械人還不克不及從飛翔狀況即刻推動水中，愿望將來能轉(zhuǎn)變這一狀態(tài)。另外，為便于匯集數(shù)據(jù)和飛翔掌握，機(jī)械人在試驗(yàn)中仍然還帶著導(dǎo)線停止試飛。沒法裝置龐雜制導(dǎo)體系，招致它還不克不及被長途掌握。
現(xiàn)在，蜜蜂機(jī)械人的研討結(jié)果已能構(gòu)成一個(gè)平臺，在這個(gè)平臺上，力的感化方法與表示形狀都與人類世界有諸多差別。飛翔時(shí)，它感到就像是踩著水；泅水時(shí)，它似乎被蜜糖包抄。外面張力帶來的艱苦無所不在，微型機(jī)械人卻讓我們無機(jī)會以一種異常豐碩的方法摸索這類景象。
哈佛年夜學(xué)技巧開辟辦公室曾經(jīng)為蜜蜂機(jī)械人請求了專利，并正在摸索貿(mào)易化的契機(jī)。很顯著，經(jīng)由數(shù)十年的技巧積聚，蜜蜂機(jī)械人會成為一個(gè)連續(xù)賡續(xù)的項(xiàng)目，更高真?zhèn)€微型水陸兩用機(jī)械人行將走入人們的生涯。
