農學報導
具高靈活性不怕撞擊之新昆蟲無人機
刊登日:110/05/21
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2021-05-21
科學家觀察到飛行昆蟲相當敏捷且強壯,當他們在複雜的環境下飛行時,可表現出卓越的雜技動作,如翻轉、快速逃跑、飛行過程遭受碰撞可快速恢復等。當前最先進微型無人機主要的透過剛性致動器(MAV)產生動力,如壓電陶瓷,即為電能和機械能相互轉換的特殊陶瓷材料,這類無人機具有較低的斷裂強度(120MPa)和承受破壞的應變能力(0.3%)。此外,現有飛行系統雖然有較高的升重比,表示易於起飛,但是他們面對干擾等狀況時,無法做出如昆蟲般的快速反應。
因此,麻省理工大學的研究人員開發出一款藉由介電彈性體致動器 (DEA) 以驅動僅665mg無人機。DEA是一種新興的高分子軟性致動器,其由塗有碳奈米管的薄橡膠圓筒製成,當電壓施加於碳奈米管時,會產生靜電力,從而擠壓並拉長橡膠筒,反覆的拉長與收縮可使無人機的機翼快速擺動。此研究成果顯示新型DEA具有高功率密度 (1.2 kW/kg ) 和相對較高的轉換功率 (37%),研究人員將其進一步整合於無人機中,使無人機升重比 (>2.2:1) 相對於以往機型較高,每秒機翼擺動次數高達約500次且可達到70 cm/s的上升速度,除了能夠在空中盤旋,還能夠在飛行過程中受到碰撞時於0.16秒內翻轉並恢復正常,相較於笨重的傳統機械,其具有多種優點,如較大致動力量、應變力高等,藉此展示出MAV所不具備的優秀飛行能力,從而凸顯出新型混合軟性與剛性機器人於工業和農業具有應用潛力,如農作物的人工授粉或災難後的搜救任務。因此,透過模擬昆蟲的生理特性,啟發了更多創新研究,為仿生機器人帶來新思路。 【延伸閱讀】有朝一日泡泡無人機能協助農民為花朵授粉
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