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国内首创两栖无人机!上天入水一秒切换,还有神奇“仿生”配件

2022-08-26 18:01:06 2094

摘要:作者|fanfan来源|极果编辑部说起无人机,大家一直以来的固有思维就是:这玩意儿只能在天上飞,并且要避开河面、大海等处,毕竟它不防水,要是不小心撞到什么,再弹进水里就只能壮烈“牺牲”。难道无人机真就不能入水遨游吗。...


作者|fanfan

来源|极果编辑部

说起无人机,大家一直以来的固有思维就是:这玩意儿只能在天上飞,并且要避开河面、大海等处,毕竟它不防水,要是不小心撞到什么,再弹进水里就只能壮烈“牺牲”。

难道无人机真就不能入水遨游吗?现在,就带大家开开眼!

日前,北京航空航天大学生物力学与软机器人实验室创造了一个新型无人机。这家伙看起来跟其他四轴无人机差别不大,飞行原理也都类似,不过它有一个绝招,就是既可以在空中飞,也可以在“水下游”,并且能做到两种场景无缝转换。

老实说,无人机见过不少,但能水中遨游的,极果君还是第一次见。

如此一来,大大增加了无人机的实用性。

为了泡水不报废,这架无人机是完全防水的。从目前经验来看,无人机防水一般都是采用防水胶、防水密封圈、ES672防水泄压膜等相应结构设计实现整体性密封,从而达到防水效果。

但要下水,光外壳防水还不行,需要在装置设计上进行改进。

因此,该无人机还具有一套自折叠螺旋桨,直径为170mm,当在水下以较低速度运行时会自动折叠,折叠后直径为85mm,方便在水下行动自如。前面说了,该无人机可以无缝转换使用场景,当从水中过渡到空中时,螺旋桨会自动延伸出来。

为此,研究人员优化了无人机的性能,并重复进行多次试验,当无人机从水面浮出时,浮力迅速下降。此时,螺旋桨在水下提供足够的推力,在空中加速达到目标转速,产生足够的能量,用推力把整个机器人拉出水面。

整个无人机从水面到空气的过渡大约在三分之一秒。在测试期间,该无人机在大约二十秒内连续进行了7次水/空转换。

飞行场景解决后,下一步就是如何做到持续飞行。与大部分电子设备一样,机器人的自主能力往往受到电池容量的限制,对于依赖四个电动马达持续旋转,从而保持高空飞行的无人机来说,亦是如此。

为了大幅增加无人机的续航距离,并在往返任务地点时能节省电池电量,研究人员以生物界中的䲟鱼为灵感来升级无人机。

众所周知,䲟鱼最大的特点是头上有一个吸盘,吸盘表面覆有一排排成列的薄片脊,这些薄片脊可以形成较小的吸力隔间,通过肌肉收缩来扩展,帮助自身吸附在其它水下生物身上远游和索食。由于搭上了“顺风车”,所以自身能够很好保存能量。

在进一步研究后,团队制造出了“人工版”的䲟鱼吸盘。

该吸盘安装在无人机顶部,由软性材料组成,当里面注满水时材料就会膨胀,形成一个密闭的空间,拥有强大的吸力。得益于该吸盘,无人机能附着于各种物体,即便是不完全平坦的表面,或比吸力装置表面积更小的物体,都能轻松吸附。

最终,只需要为所谓的“吸盘”提供一小部分动力,无人机就能附着在各种物体甚至可移动水下生物的表面,以此来像䲟鱼那样长距离行驶。这种方式,也使得无人机的电池消耗最小。

跃出水面时,也能快速吸附在其它物体上,例如光滑的岩石,稳稳当当不掉落。

同样的吸附过程也能在空中完成,不过即使像滑翔机这样慢速的东西,其最低速度也有每小时40英里,所以将无人机成功连接到另一架飞机的挑上,将是一个巨大的挑战。比起这,可能无人机在高层建筑上难度更低,届时关闭电机,只需为传感器和摄像头供电,以此进行测量和其他数据收集。

虽然目前还有许多细节不够完善,但不可否认,它的出现像大众展现了一种全新的思路和技术解决方案,其广阔的前景仍然令人期待。

有趣的是,得益于无人机技术不断发展,无人机不仅能在水下遨游,还拥有“十八般武艺”。

去年年底,斯坦福大学的工程师受猎鹰爪子启发,开发出了一种名为SNAG的智能机器爪,可以使无人机能够在复杂的表面起飞和降落,并捕捉空中的物体。尤其是能停留在树枝上,牢牢扣住不抖动。

更早之前,某国外公司还发布了一款名为Pegasus的无人机,该无人机具有两种形态,既可以在天上飞,又可以在地上滑行,当遇到地面障碍物时,还会通过跳跃飞行来躲避,非常智能。

以上这些还只是“单打独斗”,事实上无人机还可以群体出行。前段时间,浙江大学搞出了一群微型智能无人机,能保持方形编队在树林中飞行,途中自动规避障碍,精准规划出路线,像鸟儿一样灵活穿过树林。

从以上这些创新设备可以看到,当下无人机技术路线是比较明显的,通关过各种软硬件开发飞控和避障系统,从而实现一定的自主化。未来无人机不仅可以在空中飞,还能地上跑、水里游,并且成群结队贡献力量。

应用于生活中时,有了这些无人机,在火灾等搜救场景中能够更好实现搜救目标,减少搜救人员风险;在地形勘探中,也可以快速对人员无法到达的区域进行建模。总之,实用性非常高。希望未来有一天,能见证这些创意无人机的大规模应用。

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