第一个无线飞行机器人昆虫起飞

第一个无线昆虫大小的飞行机器人RoboFly比牙签重一点。

目前的飞行机器人仍然束缚在地面上。他们需要动力和控制机翼的电子设备太重，无法用于这些微型机器人的携带。

现在，华盛顿大学的工程师首次切断了电源线并添加了一个大脑，从而允许他们的RoboFly采用它的第一个独立襟翼。这可能是一个机器人的一个小瓣，但它是一个机器人类的巨大飞跃。该团队将于5月23日在澳大利亚布里斯班举办的机器人与自动化国际会议上发表其研究成果。

RoboFly稍重于牙签，并由激光束供电。它使用一个微小的板载电路，将激光能量转换为足够的电力来操作它的机翼。

“在此之前，无线昆虫大小的飞行机器人的概念就是科幻小说，我们将能够在不需要电线的情况下使它们工作吗？” 合着者索耶福勒说，UW机械工程系助理教授。“我们新的无线RoboFly显示它们更接近现实生活。”

工程挑战是扑动。机翼拍动是一个需要耗电的过程，指挥机翼的动力源和控制器都太大而笨重，无法搭载一个小型机器人。所以富勒以前的机器人，RoboBee，有一个皮带 - 它通过电线从地面接受力量和控制。

但是一个飞行机器人应该能够自己操作。富勒和团队决定使用狭窄的不可见激光束为他们的机器人提供动力。他们将激光束指向一个附着在RoboFly上方的光伏电池，并将激光转换为电力。

合作者Shyam Gollakota是美国大学保罗·G·艾伦计算机科学与工程学院的副教授，他说：“这是在不增加太多分量的情况下快速向RoboFly传输大量电力的最有效方式。

但是，激光本身并不能提供足够的电压来移动机翼。这就是为什么该团队设计了一个电路，将光伏电池产生的七伏电压提升到飞行所需的240伏电压。

为了让RoboFly能够控制自己的翅膀，工程师提供了一个大脑：他们在同一个电路中增加了一个微控制器。

合作者Vikram Iyer是UW电气工程系的一名博士生，他说：“微控制器的功能就像一只真正的飞行器的大脑，告诉翅膀肌肉何时起火。“在RoboFly上，它告诉翅膀的事情就像'现在变硬'或'不要翻动'。”

具体来说，控制器发送波形电压来模仿真实昆虫翅膀的颤动。

“它使用脉冲来塑造波浪，”第一作者，机械工程博士生Johannes James说。“为了让翅膀迅速向前翻转，它会快速连续发送一系列脉冲，然后在接近波浪顶部时减慢脉冲的速度，然后反向进行，以使翅膀在另一侧顺利地翻转方向。”

目前，RoboFly只能起飞和降落。一旦其光伏电池不在激光的直接视线中，机器人就会耗尽电力并着陆。但是该团队希望很快能够引导激光，使RoboFly能够盘旋并飞来飞去。

虽然RoboFly目前由激光束供电，但未来的版本可能使用微型电池或从无线电频率信号收集能量，Gollakota说。这样，他们的电源可以修改为特定的任务。

未来的RoboFlies还可以期待更先进的大脑和传感器系统，帮助机器人自行导航和完成任务，Fuller说。

“我真的很想制造一种能够发现甲烷泄漏的产品，”他说。“你可以购买一个装满他们的手提箱，打开它，然后他们会绕着你的建筑物寻找从漏水管道冒出来的气体，如果这些机器人可以很容易地发现泄漏，他们将更有可能这样可以减少温室气体排放量，这受到真正苍蝇的启发，它们真的很擅长于寻找臭味的东西，所以我们认为这对我们的RoboFly来说是一个很好的应用。