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交大组织跨国研究团队成功研发仿生扑翼飞行器

时间:2020-07-23人气: 作者: 果敢王

交通大学机械系刘义强副教授与新加坡南洋理工大学、新加坡国立大学、南澳大学组织跨国研究团队,成功研发扑翼飞行器,具有鸟类滑行、迅速避障的能力。其研究成果「高效扑翼无人机可以骤然阻止高速飞行而腾升」获刊顶尖机器人研究期刊《Science Robotics》,于美东时间7月22日下午2时正式发布。

这项研究在新加坡进行实验、台湾完成论文,并且在交大实验室成功复制。团队过去致力于研发更安全的无人机,以减少无人机对人群带来的干扰与危险性;与传统的四轴无人机相比,扑翼飞行器更安全、安静,因为具有滑行、低速悬停和迅速避障(空中刹车)的能力,如同鸽子、燕子能在都市拥挤的环境中安全且安静地飞行。

刘义强副教授表示,这项研究让团队了解飞鸟如何通过拍翼在高速飞行中急转弯,以及如何在栖息前腾升或倒挂金钩,「空中机动转弯或腾升是重力、阻力和动态失速共同作用的结果。」刘义强副教授指出,拍翼机在空中刹车仅需低能耗,有别于一般四轴飞行器的刹车局限。此外,团队也透过实验证实拍翼飞行的驱动比旋转飞行更有效,解释了大自然中飞鸟采用拍翼进行推进的原理。

「我们的目的是为研发出一种耗能低但能产生高推力的拍翼飞行器。」刘义强副教授说,研究重点着眼于拍翼机构设计,以减少摩擦能损和恢复拍翼因减速而耗损的动能。凭借着高效率和高推力的拍翼机构,此优化的飞行器能够执行机动飞行,也籍此机械鸟平台,能量化了鸟类飞行时的能耗。

与四轴飞行器相较,仿生扑翼无人器能更安全且不喧哗的进行监视任务。刘义强副教授说,团队将持续探索飞行器的实际用例,下一步是使飞行任务自动化,并将其用于自主控制害鸟或害虫,例如做为行动稻草人驱赶害鸟远离耕地、食堂、居民区,以及在机场配以声源或光源提高驱赶鸟类的效能,能大幅节省虫害防治公司和机场运营商的人力。

刘义强副教授指出,仿生扑翼无人机也适用于室内,比四轴飞行器更利于对室内垂直农场进行授粉,因为扑翼推进可以在茂密的植物被中运行而不会切碎树叶;反之,四轴飞行器的旋转桨会像割草机般切碎树叶,不仅对植物造成伤害,也有安全性上的疑虑,仿生扑翼无人机的开发,将能对未来农业带来新契机。