元亦彩神来源无人机中的“蜘蛛侠”竟然真的问

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元亦彩神来源无人机中的“蜘蛛侠”竟然真的问世了

作者|原文来源|集国编辑部

目前,无人机技术的发展已经进入了比较成熟的阶段,但是却一直面临着一个难以攻克的大问题——它可以像鸟一样自由飞翔,但不具备无人机的着陆能力。鸟。

彩神毕竟,大多数多旋翼无人机都需要一个独立的、明确定义的着陆点,并且还需要一个着陆面。所以在野外,“后退”是一种常见的情况。


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如果无人机可以像鸟一样在任何地方起降中国 仿生机械腿,那会容易得多,但要突破这项技术并不容易。早在 2017 年,加拿大的一个研究团队就进行了类似的研究,并设计了一款名为 S-MAD 的多用途无人飞行器。

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当 S-MAD 靠近平坦地面或类似表面时,系统会自动将小而锋利的“牙齿”插入表面以防止其掉落。


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但是,S-MAD只能抓住物体的凸起部分,像鸟一样做出栖息动作,但还是不行,因为它要克服对物体精确大小的感知问题。


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时隔多年,这项技术终于迎来了重大突破,无人机里的“蜘蛛侠”居然出来了。

受猎鹰爪的启发,斯坦福大学的工程师开发了一种智能“机器人爪”,它可以让无人机栖息在许多不同的表面上,甚至可以精确地捕捉物体。

该研究成果发表后,于12月1日成功登上国际学术顶级期刊《Science》子刊《Science Robotics》封面,并获得多个行业权威认可。


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虽然仿生机器人和仿生机器狗成为近几年的热门项目中国 仿生机械腿,大家也都体验过一段时间,但集果君还是第一次见到具有捕捉功能的“仿生鸟”。


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这个神奇的机器人被称为Stereotyped Nature-inspired Aerial Grasper (SNAG),中文名称为Stereotyped Nature-inspired Aerial Grasper (SNAG)。

其设计灵感来自游隼。游隼虽然飞行速度一般,但俯冲速度最快,最快时速可达300多公里。潜水结束时身体承受的压力可以达到重力的 25 倍,这是大型动物已知的最大压力。


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游隼因其出色的潜水和抓地性能而出现在照片中。特别是腿长和腿力分布结构是同类鸟类的典型代表,具有重要的参考意义。


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我们来看看SNAG的外观,就像鸟类后肢的功能解剖一样,不仅有肌肉一样的马达,还有肌腱一样的电线,顶部装有4个转子,总重量约250g。


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无论在什么表面上,SNAG都能非常平稳的降落,仿佛真的像一只鸟,靠着腿的力量吸收降落的冲击力,还原其本质。


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同时,它可以非常智能地调整自身平衡,使其爪子在20毫秒内牢牢附着在栖息地。


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最重要的一点是SNAG对着陆地点的适应性非常广泛,不仅是各种粗细的树枝、干燥的表面或有水的地方,而且还可以无压力着陆。


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但是这些灵巧的爪子太巧妙了,不能着地。在其他测试中,SNAG 的爪子能够准确地抓住扔向它的物体,例如网球和布袋。

也就是说,它还具有捕捉鸟类的功能。


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但根据测试,爪子与物体之间的速度差约为5m/s,与自然界其他动物的捕捉速度相比,这只是一个平均水平。


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有了SNAG爪,无人机可以在各种表面“栖息”,无需频繁起降,所以最直接的好处就是延长无人机的续航时间。

那么问题来了,这些“仿生爪”是如何实现的?


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SNAG看似是无人机进步的一小步,但背后却克服了数以万计的困难和失败。

对于“栖息”功能,SNAG 选择引用袋鼬,因为无论它们降落在哪里,它们的脚都能适应各种复杂的表面。

团队使用五台高速摄像机观察这只小鸟在特殊栖息处来回飞行时的特征和动作。


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相比鹦鹉的肌腱和肌肉来发力和收力中国 仿生机械腿,SNAG 采取了不同的做法:身体由硬塑料制成,由人造肌腱和串联弹簧提供动力,每条腿都装有电机开车。


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当降落在物体顶部时,SNAG 会通过其肌腱伸展并吸收冲击力,将其转化为抓握力。最终,SNAG 机械爪使用与鹦鹉相同的着陆机制着陆。


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同时,为了承受四轴飞行器的大小和重量,SNAG的腿长、脚趾长、爪子大小与两只750g的游隼比例完全一样,都是3D打印的。


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同样受到鸟类抓握机制的启发,SNAG机械爪也很有前途。一旦落到树枝上,就会开启锁定功能防止反弹,右腿油门会自动识别是否落地,触发平衡算法机制保持稳定。


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更详细地说,SNAG的脚部还增加了脚趾垫,以增加摩擦力,使其在原地更加稳定。


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为了详细了解 SNAG 的抓取能力,研究人员在俄勒冈州农村建立了一个地下实验室中国 仿生机械腿,用于受控测试。

最后,为了验证 SNAG 的现场测试能力,研究人员测试了 SNAG 在森林树枝上着陆和起飞的能力。事实证明,它可以圆满完成任务。


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SNAG 目前正在运行,它使用机载传感器测量俄勒冈州偏远森林的温度和湿度。并且研究团队表示中国 仿生机械腿,SNAG还可以附加到无人机以外的技术上,比如安装在机器人上进行野外搜救和野火监测、收集野生动物信息等。

对于其他机器人的其他着陆前研究也有帮助,例如提高它们的态势感知和飞行控制。


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但值得注意的是,SNAG也有局限性,即不能实现自主运动。为了进行这些实验,飞行员还必须远程控制机器人。

但研究人员也在研究一种让机器人定位树枝、计算如何接近它并自行着陆的方法,从而加速其自动着陆。


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彩神总的来说,仿生机器人是未来发展的趋势。许多科技公司正在克服机器人运动的问题。相信在不久的将来,我们可以看到各种“SNAG”被运用到生活中。

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