布朗大學(xué)造蝙蝠機(jī)器人來(lái)研究蝙蝠飛行原理

　　最近,我們看到一個(gè)機(jī)器人鴕鳥?，F(xiàn)在,有一個(gè)機(jī)器人蝙蝠——或者至少其中的一部分。約瑟夫Bahlman,布朗大學(xué)的一名研究生,在教授肯尼斯·布魯爾和莎朗•斯沃茨的幫助下,已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)仿生的機(jī)器人蝙蝠翼韌帶，皮膚和結(jié)構(gòu)都模仿真的蝙蝠。這個(gè)項(xiàng)目的目的是為了更進(jìn)一步的了解蝙蝠的飛行結(jié)構(gòu)。

　　對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，蝙蝠比鳥更密切相關(guān),但他們比鳥類往往更有點(diǎn)神秘。它不是簡(jiǎn)單地在晚上飛來(lái)飛去,并且關(guān)聯(lián)到過(guò)分打扮的特蘭西瓦尼亞人(似乎好像是吸血鬼的意思)的奇怪的飲食。他們也是唯一會(huì)飛的哺乳動(dòng)物,以及它們究竟怎樣保持機(jī)載這些都有點(diǎn)難以理解。

　　蝙蝠不像飛機(jī)。你不能在風(fēng)洞中捅到一只，而且如果你嘗試了，他們就再也不會(huì)停在這里了。“我們不能要求一個(gè)蝙蝠翅膀的頻率從8赫茲增長(zhǎng)到9赫茲去讓我們看到其中出現(xiàn)的差別”,Bahlman說(shuō)。“他們真的非常不配合。”

　　他們也非常復(fù)雜。翅膀可以伸長(zhǎng)，以及蝙蝠的身體，都是靠手臂和手支撐的——事實(shí)上,它的翅膀是幾乎就是它的手。在這個(gè)框架上是一個(gè)非常有彈性的皮膚,可以延伸至400%而沒(méi)有一絲撕裂。

　　這 些觀點(diǎn)使機(jī)器人具有吸引力的,因?yàn)樗粌H是合作,而且可以簡(jiǎn)化。或者說(shuō),它簡(jiǎn)化了,因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)完全復(fù)制一個(gè)并不存在的蝙蝠翼。在Bahlman布魯爾, 一名工程師和生物學(xué)家Swartz的幫助下，布朗大學(xué)的蝙機(jī)器人得到設(shè)計(jì)并開(kāi)始建造。它有3 d印刷塑料“骨頭”和一個(gè)硅酮彈性體的皮膚。七個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)三個(gè)伺服電機(jī)牽引電纜像肌腱。

　　機(jī)器人不適合飛行,但對(duì)風(fēng)洞測(cè)試。有一個(gè)傳感器的測(cè)量在翅膀上假如它正在通過(guò)一個(gè)風(fēng)洞。通過(guò)測(cè)量這些,研究人員可以學(xué)到很多關(guān)于蝙蝠的翅膀飛行原理。

　　“我們能回答這樣的問(wèn)題:“不增加翼拍頻提高升力以及能量消耗的是什么做的?“Bahlman說(shuō)。“我們可以直接測(cè)量這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系,空氣動(dòng)力學(xué)的力量和能量學(xué)。”

　　例如,機(jī)器人翅膀可以幫助理解這個(gè)角色的翅膀折疊。

　　它不只是風(fēng)洞測(cè)試幫組我們了解很多知識(shí)。“通過(guò)模仿它們，我們學(xué)到了很多關(guān)于蝙蝠的飛行原理，也一些出錯(cuò)的事情,”Bahlman說(shuō)。測(cè)試表明,該機(jī)器人翼會(huì)以驚人的方式失敗,如彎頭打破或皮膚撕裂。修復(fù)這些故障方法是如何在肌腱、韌帶和肌肉增強(qiáng)這些弱點(diǎn)。。

　　蝙蝠翼的機(jī)器人不僅僅是對(duì)蝙蝠研究的一種好奇心理。Bahlman聲稱,它在發(fā)展小飛機(jī)行業(yè)中也有實(shí)際應(yīng)用,如微型飛行器,可以模仿蝙蝠一樣飛行。

　　至于布朗的機(jī)器人蝙蝠,Bahlman說(shuō):“下一步要做的是從材料開(kāi)始。我們想嘗試不同的翅膀材料、不同數(shù)量的靈活性骨頭,權(quán)衡下這些材料的屬性然后看看有沒(méi)有比較適合的。”

　　這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《生物靈感和仿生學(xué)》。

　　視頻展示了機(jī)器人蝙蝠翼在行動(dòng)。