韩国首尔大学研发仿瓢虫滑翔折叠机器人,未来可完成搜索侦察救援等任务

瓢虫的翅膀下的秘密一直是科学家们探索机翼框架的关键。瓢虫在飞行时,可以在100毫秒内展开其复杂折叠的翅膀,比眨眼还快,并且其翅膀可以在快速拍打期间保持力量和硬度,有效地承受空气动力。

使瓢虫能够快速有力的打开翅膀的关键因素在于其翼脉的弯曲结构。这种结构被称为带状弹簧,类似于我们日常生活中用到的金属卷尺。

韩国首尔大学的研究人员受此启发,开发了一种可以自由飞翔的新型折叠式机器人。该机器人像瓢虫一样具有一对翅膀,可快速打开翅膀并锁定。机翼在飞行过程中保持固定,一旦机器人降落,便可

以像折纸一样折叠起来。这些轻巧紧凑的机翼可以使未来的机器人成为搜索,救援或侦察任务的理想之选。

柔顺折纸技术

折纸技术是设计紧凑轻便的可折叠机翼的长期解决方案。为了实现机翼的折叠和快速展开,柔顺折纸技术被应用于机器人的设计中。研究人员使用预先设计的模具对柔性材料进行热成型,制作翼脉(带状弹簧结构的弯曲小平面)充当主翼框架,从而将翼脉制成目标弯曲性状。使用的柔性材料为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)面和

防撕裂织物组成的复合材料。

机翼沿着折线折叠后,折线两侧的弯曲小平面逐渐变平,并且弹性能量存储在变形的小平面上。这种存储的能量使柔顺的折纸能够在116毫秒内快速弹开。此外,弯曲几何形状使柔顺折纸在弹开后回到原始状态并固定,不会产生变形。该柔顺折纸可以承受其自身重量的150倍。

滑翔机模块

星空棋牌网站研究人员基于柔顺折纸的翼脉框架开发了滑翔机模块。该滑行机轻巧,可折叠,快速展开,机翼高承重能力。滑翔机模块重35克,机翼跨距为660毫米,可以紧凑地折叠成展开面积的八分之一。

机翼由彼此重叠的双层柔顺的折纸结构组成。每个折纸结构都包含两个翼脉和一条折线。重叠的折纸层的顶端通过销钉接头连接到机身。因此,折纸框架的横向折叠与销接头的旋转相结合,可进行肩部折叠。

滑翔机的折叠由具有冠齿轮离合器的绕线电动机驱动。两个冠状齿轮被用作离合器,齿条和小齿轮被用作触发器。在机翼折叠中,固定在小齿轮上的扳机马达使齿条向前移动,并且两个冠状齿轮啮合。一个冠齿轮安装在皮带轮上,另一个冠齿轮安装在绕线电动机上。然后,通过绕线电动机的旋转使机翼被折叠。绕线电动机的齿轮箱摩擦力将机翼保持在折叠状态。为了展开机翼,扳机马达将齿条向后移动,并且两个冠齿轮脱离。接下来,滑轮和绕线电机完全断开,机翼通过释放其存储的能量可在466毫秒内迅速展开。通过缠绕触发马达可实现自动反复地折叠和展开机翼。

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