受鸟类和昆虫启发的无人机多年来一直在扇动翅膀,例如哈佛大学的RoboBee 或DelFly Nimble。但是,虽然它们能够进行一些有趣的空中机动,但它们通常通过齿轮和电机等复杂的传动系统来完成扑翼机动。
布里斯托尔团队的新型无人机使用了一种人工肌肉系统,他们称之为液压扑动致动器(LAZA)。蜻蜓大小的无人机的每个机翼都由从底部另外两个较小电极之间伸出的电极组成。高电压以交替的方式通过每个基部电极,依次将机翼上的电极吸引到每个电极上。足够快地执行此操作会产生拍打运动,该运动会被电极之间的液体介质放大。
该研究的主要作者Tim Helps 表示:“通过LAZA,我们将静电力直接施加到机翼上,而不是通过复杂、低效的传输系统。它带来了更好的性能、更简单的设计,并将为未来的应用带来新型低成本、轻型扑翼微型飞行器,例如海上风力涡轮机的自主检查。
研究小组表示,LAZA系统允许用户精细控制翅膀拍动的频率和幅度,并且可以提供比相同大小的哺乳动物或昆虫飞行肌肉更多的动力。在测试中,它能够以大约2.5 公里/小时(1.6 英里/小时)或每秒18 个身体长度的速度飞过房间。翅膀拍打持续了超过一百万次,没有任何性能损失,这表明它应该能够长距离飞行。
该团队表示,LAZA 系统最终可能会带来更小、更灵活的无人机,可用于环境监测、勘探、搜索和救援,甚至植物授粉。
该研究发表在期刊《科学机器人学》 上,您可以在下面的视频中看到扑动无人机的工作原理。