“蝙蝠飛行是空中機器人的聖杯，”研究合著者Soon Jo Chung說，他是加州理工學院的機器人工程師，也是美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的研究科學家，兩人都在帕薩迪納。[史上最奇怪的6個機器人]
向動物學習蝙蝠可能擁有動物界最復雜的翅膀，有40多個關節，在飛行過程中可以實現無與倫比的敏捷，很可能它們可以追逐同樣敏捷的昆蟲獵物，研究人員說。
“每當我看到蝙蝠以優雅的翅膀動作急轉彎或倒立時，我都很著迷，”鐘告訴《生命科學》。
以前的工作已經開發了各種受昆蟲和鳥類啟發的飛行機器人。然而，由於蝙蝠翅膀的復雜性，比如蝙蝠翅膀的復雜性，試圖制造蝙蝠的機器人取得的成功有限。研究人員說，現在，鐘和他的同事們已經開發出壹種蝙蝠機器人，或B2，壹種可以像蝙蝠壹樣飛行，轉彎和跳躍的機器人。鐘教授告訴《生命科學》，他們的目標是“建造壹個安全、節能、有柔軟翅膀的機器人”。研究人員表示，之前的蝙蝠機器人對這些飛行生物的骨骼解剖要求過於嚴格，導致機器人體積過大而無法飛行。相反，科學家們發現了蝙蝠翅膀拍打的關鍵部位——肩膀、肘部和手腕，以及它們的大腿左右擺動——並且只在它們的機器人中使用這些部位。
傳統的撲翼機器人使用剛性翅膀，蝙蝠機器人的翅膀薄而有彈性。這項研究的共同作者、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的機器人工程師塞思·哈欽森(Seth Hutchinson)說:“當蝙蝠扇動翅膀時，它就像壹塊橡膠——充滿空氣，變形了。”。在向下的沖程中，“柔性機翼充滿空氣，在向下沖程的底部，它彎曲回到原來的位置並排出空氣，從而產生額外的升力，”他解釋道。這給了我們額外的飛行時間。
蝙蝠機器人的翅膀由碳纖維骨骼和3D打印塑料制成的球窩關節制成，它們都覆蓋著柔軟、耐用、超薄的矽基皮膚，厚度僅為56微米。(相比之下，人類頭發的平均厚度約為100微米。)
該機器人利用脊椎上的微型電機以每秒10次的速度拍打翅膀。鐘說，蝙蝠機器人僅重3.3盎司(93克)，翼展約為65，438+08.5英寸(47厘米)，與埃及果蝠相似。
在實驗中，蝙蝠機器人的平均飛行速度為18.37英尺/秒(5.6米/秒)。它還能急轉彎和直線俯沖，俯沖時速度可達每秒45.9英尺(14 m/s)。
研究人員表示，他們的機器人柔軟輕便，在人們周圍使用比商業上流行的四旋翼無人機更安全。例如，他們說蝙蝠機器人如果撞到人類或環境中的其他障礙物，將會造成很少或沒有損害。相比之下，四旋翼的旋翼轉速高達18000轉/分。
“四旋翼飛行器和其他飛行器的高速轉子葉片對人類來說本來就不安全。”我們的蝙蝠機器人更安全。
蝙蝠機器人更安全、更靈活的特性可以支持廣泛的應用。例如，蝙蝠機器人可以在家裏或醫院充當“空中服務機器人”，幫助老年人或殘疾人快速獲取小物體，並從不同的遠程位置傳輸音頻和視頻，而無需安裝多個攝像頭，成為有趣的寵物般的伴侶，Hutchinson告訴Field Science。
多任務機器人蝙蝠機器人的另壹個潛在應用是“監督建築工地”。他指出，美國國家工程院強調，通過計算機科學和機器人技術的進步實現建築自動化的必要性是21世紀項目面臨的主要挑戰之壹。
施工現場的動態性和復雜性阻礙了全面部署，甚至壹些機器人和自動化解決方案用於監控。哈欽森說:“跟蹤壹棟建築是否在正確的時間以正確的方式組裝是壹個重要的問題，而且這不是壹個微不足道的問題——在建築行業，大量的資金都花在這上面。”。相反，蝙蝠機器人可以“飛來飛去，關註並比較建築信息模型和正在建造的實際建築，”他補充道。
蝙蝠機器人還可以幫助檢查災區和其他地區。“例如，壹個配備輻射探測器、3D攝像系統和溫濕度傳感器的空中機器人可以檢查福島核反應堆等輻射水平對人類來說過高的地方，或者飛入礦井或倒塌建築等狹窄的爬行空間，”哈欽森說。這種高度機動的空中機器人比四旋翼飛行器具有更長的飛行耐久性和航程，將在監測和修復核反應堆、電網、橋梁和邊境等關鍵基礎設施方面取得革命性進展。
此外，蝙蝠機器人還能揭示蝙蝠飛行的壹些奧秘。目前，研究人員通過視頻分析蝙蝠如何飛行，但通過蝙蝠機器人，研究人員可以開發蝙蝠體驗的更好的空氣動力學模型，“不僅僅是用眼睛，”哈欽森說。
鐘說，研究人員已經註意到蝙蝠機器人還不能搬運重物，但未來版本的機器蝙蝠可能會導致“無人機包裹遞送”。
研究人員說，未來的研究可能會認識到蝙蝠飛行的其他方面，如懸停或棲息在右上角，甚至倒立。“懸停比懸停更節能，”鐘說，因為四旋翼飛行器很難在靜止狀態下懸停，即使在建築工地上很常見的微風下也是如此。
今天(1年2月)，科學家們在《科學機器人》雜誌網站上詳細介紹了他們的發現。
這是壹篇關於生命科學的原創文章。