机械工程师副教授Gih-Keong Lau与无人机原型合影。
一个国际工程师团队正在开发一架无人机原型,模仿世界上最快的鸟类之一斯威夫特的特技动作,这是生物启发飞行的最新例子。
一个来自新加坡、澳大利亚、中国和台湾的研究团队设计了一款 26 克的飞翼飞机 (扑翼飞机),它可以像雨燕一样盘旋、飞镖、滑行、刹车和潜水,使它们比现有的四轴飞行器无人机更通用、更安全、更安静。
相当于两汤匙面粉重量,拍打的翅膀无人机已经被优化为在人类附近杂乱的环境中飞行,能够滑行,以非常低的功率悬停,并在快速速度下快速停止,避免碰撞 ,这些可是所有四轴飞行器做不到的事情奥。
新加坡国立大学研究科学家、博士,领导该项目的陈耀伟今天发表在科学机器人学,该团队称,该团队设计了一种拍打翼无人机,其尺寸与雨燕或大飞蛾相似,可以进行一些侵略性的鸟类飞行演习。
“与普通的四轴飞行器不同,它们具有很强的侵扰性,不太敏捷,生物启发的无人机可以在一系列环境中非常成功地使用,” 博士说Chin说。
监测应用是明确的,但新的应用包括室内垂直农场授粉而不破坏茂密的植被,不同于旋转驱动的四轴飞行器,其刀片有切碎作物的风险。
由于它们在强风中的稳定性,鸟雀无人机也可以用来追逐鸟类远离机场,降低它们被吸入喷气发动机的风险。
南澳大利亚大学 (UniSA) 航空航天工程师Javaan Chahl教授说,复制鸟类的设计,就像雨燕一样,只是提高扑翼无人机飞行性能的一种策略。
“现有的鸟人可以向前和向后飞行,也可以盘旋和滑行,但是直到现在,他们还不能盘旋或攀爬。我们用我们的原型克服了这些问题,实现了螺旋桨产生的相同推力,“博士Chahl说。
“拍打翅膀进行推进、提升和拖动的三重作用使我们能够通过简单的尾部控制来复制攻击性鸟类的飞行模式。本质上,鸟人驾驶无人机是滑翔伞、飞机和直升机的组合。"
研究人员称,目前还没有商业化的鸟人被用于监控,但这可能会随着最新的突破而改变。
通过改进设计,鸟人现在可以产生足够的推力来悬停并携带相机和伴随的电子设备,扑翼无人机可以用于人群和交通监控,信息收集和调查森林和野生动物。
“在坠机的情况下,重量轻和缓慢跳动的飞鸟机翼对公众构成的危险比四轴飞行器无人机小,并且如果有足够的推力和动力,它可以被修改以携带。根据需要不同的有效载荷,“ 博士Chin说。
需要更多研究的一个领域是鸟类如何对大小和形状相似的机械飞行物体做出反应。小型家养鸟类很容易被无人机吓到,但众所周知,大型鸟类和更大的鸟类会攻击鸟类。
虽然生物启发的突破令人印象深刻,但我们离复制生物飞行还有很长的路要走,博士Chin说。
“虽然鸟类是最接近生物飞行的拍打翅膀推进,鸟类和昆虫有多套肌肉,使他们能够飞得非常快,折叠翅膀,扭曲,打开羽毛槽和节能。
“他们的翅膀敏捷允许他们在半空中转动身体,同时仍然以不同的速度和角度拍打。
“普通雨燕可以以每秒 31 米的最大速度巡航,相当于每小时 112 公里或每小时 90 英里。
“我会说我们正在复制 最多10% 的生物飞行,” 他说。