這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。

憑借改裝的 DJI Matrice 100 無人機，英國倫敦帝國理工學(xué)院空中機器人實驗室的研究人員完成了一種全新棲息技術(shù)的概念驗證，并于2017年末在溫哥華舉行的智能機器人和系統(tǒng)（IROS）會議上展示了該技術(shù)。

SpiderMAV模擬了一種蛛網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)，其附加模塊能夠射出類似于蛛絲的繩索，幫助無人機懸浮在附近表面上。

為什么棲息功能有價值？

對于無人機而言，風速變化時保持飛行穩(wěn)定是一項艱巨的任務(wù)，算法處理的內(nèi)容非常多，需要消耗大量能量。節(jié)能研究通常并不那么令人激動，然而Mirko Kova?博士解釋說：“空中機器人技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一是飛行時的高能耗，這不僅限制了系統(tǒng)重量——低于2千克（或4.4磅），而且限制了飛行時間——通常只有幾十分鐘?！毖娱L飛行時間對于今天的無人機技術(shù)以及未來飛行機器人的可能性來說無疑具有巨大的價值。

棲息技術(shù)不僅可以節(jié)省能量，而且還可以讓無人機懸浮在空中，從而獲得穩(wěn)定性和精確度。風的變化不利于感測、檢驗或攝影無人機的運行。

棲息功能的另一個價值是允許無人機在危險或不安全的條件下更加自主?！霸摷夹g(shù)的一個核心應(yīng)用領(lǐng)域是深礦，比如無人機可以在礦井中執(zhí)行測繪任務(wù)、采樣任務(wù)，以及查找貴金屬位置等”，Kova?表示。

研究人員還在考慮如何能夠讓飛行機器人進行增材制造，比如3D打印或ad-hoc構(gòu)造，以修復(fù)受損表面。只有棲息技術(shù)能夠同時提供飛行穩(wěn)定性和能效時，人們才能實現(xiàn)這種類型的機器人無人機技術(shù)。

近期潛在應(yīng)用包括：天氣條件變化時（比如暴風雨的強風）實現(xiàn)無沖擊影片拍攝。我們不建議在強風中飛行無人機，但是以下視頻描述了在大風中導(dǎo)航無人機的一些注意事項。

piderMAV如何棲息？

SpiderMAV利用兩個附加模塊實現(xiàn)穩(wěn)定的空中棲息。安裝在無人機頂部的是棲息模塊，安裝在無人機底部的是穩(wěn)定模塊。兩個模塊采用了相同的發(fā)射和錨固技術(shù)，不同的是頂部的棲息模塊豎直向上發(fā)射繩索以固定無人機的垂直方向，而底部的穩(wěn)定模塊使用水平錨線固定機身。

模塊利用壓縮氣體發(fā)射一塊栓有聚苯乙烯繩索的磁鐵。將磁鐵固定到諸如梁或金屬片之類的磁性表面之后，機器的卷繞系統(tǒng)將繩索卷入，從而將繩索拉緊。無人機穩(wěn)固后，可以降低電機速度，或者完全關(guān)閉電機。

在測試中，研究人員用風扇模擬側(cè)風，在沒有任何穩(wěn)定繩索的情況下，懸停的DJI在x軸上偏移了5.4英寸，在y軸上偏移了15.2英寸，在z軸上偏移了4.2英寸。風扇模擬條件不變，測試SpiderMAV時，由于配備了穩(wěn)定功能，其空間偏移在x軸上減小到1.9英寸，在y軸上減小到3.1英寸，在z軸上減小到2.9英寸。除了穩(wěn)定性顯著增加之外，電池消耗也幾乎降低到了零。

SpiderMAV的靈感

設(shè)備名稱含有“Spider”（蜘蛛）字樣，顯而易見，研究人員從蜘蛛身上獲得了靈感。

為SpiderMAV帶來靈感的蜘蛛叫做達爾文樹皮蜘蛛。在這個展示運動中的蜘蛛視頻中，您可以看到蜘蛛如何吐絲，然后通過風形成一條82英尺長的錨線。這種動物用蛛絲制作強力支撐結(jié)構(gòu)的能力為研究團隊帶來了靈感。

倫敦帝國理工學(xué)院的研究人員正在將仿生作為許多設(shè)計的核心功能。“仿生設(shè)計成功的核心是從生物學(xué)中抽象基本設(shè)計原則，以及如何使用最先進的技術(shù)在機器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)設(shè)計”，Kova?表示。

當然，靈感來自自然界的技術(shù)并不是什么新鮮事，比如飛行蝙蝠機器人（Bat Bot），還有由各種動物啟發(fā)的六足機器人等等。

未來研究

到目前為止，SpiderMAV仍然是一個概念驗證，只是展示了這種功能研究所帶來的直接好處。雖然錨固機制有了技術(shù)原型，但是研究人員尚未研究出SpiderMAV如何脫離其棲息位置——這是實現(xiàn)全功能模塊的重要部分。

此外，研究團隊正致力于開發(fā)其他錨固系統(tǒng)（非磁力）。雖然磁鐵對金屬表面非常有效，但為了讓錨定功能在現(xiàn)實世界中使用，系統(tǒng)需要適應(yīng)金屬以外的其他材料。

為了說明這種錨線制造技術(shù)如何用于機器人無人機，研究團隊用兩架無人機合作編織了一個支撐網(wǎng)，并拍攝了相關(guān)視頻?！巴ㄟ^這種方法，繩索就像一個智能結(jié)構(gòu)，可以纏繞到任何幾何體上”，Kova?表示。

DevicePlus 編輯團隊

設(shè)備升級版適用于所有熱愛電子和機電一體化的人。

審核編輯黃宇