我们的国家是在一个陌生的领域,在战争和战斗即将开始。敌人地面部队都在寻找自己的位置,对我军的攻击形式,位于2英里(3.2公里)远。18新利最新登入然而,敌人并不知道它的一举一动被机器昆虫装有微型摄像头,监控飞行开销。这些小机器人传单,叫道微型飞行器(小牛),能够围绕敌人领土下面接近敌军的注意。很少有人会连看两次在其飞行机器人。
的美国国防部花费数百万美元开发这些小牛。他们是完美的方式让士兵侦察飞行中免受伤害的。今天,收集侦察在战争中通常需要将小团队的士兵或大型飞机会受到伤害。与此同时,卫星图像由地面士兵不能立即访问。
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的国防部高级研究计划署(DARPA)资助几个研究小组开发小牛不超过6英寸(15厘米)的长度,宽度和高度。这些小飞机将比任何小一个数量级无人驾驶飞行器(UAV)开发。一个类的小牛正在设计模仿某些昆虫的飞行动作,包括蜜蜂和苍蝇蜻蜓。在本文中,我们将关注这些昆虫型小牛。您将了解如何苍蝇飞,如何构建机18新利最新登入器模仿他们的动作,这些微型天线设备将被部署。
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苍蝇有很多教我们学习航空不能从固定翼飞机。多年来,几乎没有了解昆虫飞行的机制,然而,他们是世界上最古老的飞行员,有时被称为大自然的战斗机。你可能听说过关于大黄蜂不会飞根据传统的空气动力学。18新利最新登入这是因为背后的原则背后的昆虫飞行远不同于固定翼飞机飞行。
“工程师说,他们可以证明大黄蜂不会飞,”说迈克尔·迪金森,位于伯克利的加利福尼亚大学的生物学家。“如果你固定翼飞机的理论应用于昆虫,你计算,他们不能飞。你必须使用不同的东西。”
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迪金森的一部分微机械飞行昆虫(MFI)项目,这是开发小型飞行机器人使用昆虫的飞行原理。该项目是与美国国防部高级研究计划局合作。MFI项目提出的机器昆虫约10至25毫米(0.39到0.98英寸)宽,远小于美国国防部高级研究计划局的6英寸(15厘米)的大小限制,并将使用拍动翅膀飞行。这个项目的目标是创建的飞行绿头苍蝇。
如果你读这篇文章18新利最新登入飞机是如何工作的,你知道飞机产生升力由于空气旅行更快的顶部比底部翼的翅膀。这就是所谓的稳态空气动力学。同样的原则不能应用于果蝇或蜜蜂,因为翅膀是在不断地运动。
“与固定翼飞机的稳定,几乎非粘性的(没有粘度)流动态,昆虫飞的漩涡,周围很小涡流和旋风时创建的翅膀,”说z简王物理学家康奈尔大学的工程学院。艾迪是漩涡是由机翼的空气,空气涡流相反的方向流动的空气的主流。
昆虫翅膀产生的涡流使昆虫在空中。迪金森的团队概述了这三个原则来解释昆虫获得提升,在空中停留:18新利最新登入
“这将是真实的如果我们能利用这些机制,也通过建立昆虫机器人。但是你现在不能建基于已知的原则,你必须从根本上重新思考这个问题,”Dickinson说。在下一节中,您将学习如何把这些原则和研究人员将他们应用到机器人飞虫的创建18新利最新登入。
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至少有两个研究所飞行器项目受到昆虫飞行的原则。虽然迈克尔·迪金森是伯克利分校创建微机械飞行的昆虫,罗伯特·迈克尔逊乔治亚理工学院研究工程师,在工作Entomopter。让我们仔细看一下这两个项目。
2000年7月,美国专利局佐治亚理工学院的研究获得了一项专利,公司Entomopter迈克尔逊的发明,也称为多模式机电昆虫。Entomopter被设计为室内操作,根据美国专利号6082671年。它会模仿昆虫通过拍动翅膀的战斗来产生升力。此外,研究人员正在研究途径Entomopter导航走廊和通风系统,爬在门。
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让我们看看Entomopter的基本部分:
Entomopter是由化学反应。单元燃料注入身体,导致化学反应释放出气体。建立的气体压力推动活塞在机身。活塞面积与耦合的翅膀,使他们迅速皮瓣。一些气体通过通风口疲惫的翅膀,可以用来改变电梯两侧机翼的汽车可以把。目前,Entomopter 10英寸(25厘米)的翼展。“下一步是缩小RCM设备缺陷大小,”迈克耳逊说。
在一个汽车大小的房子飞,每个部分都必须执行多个任务。例如,一个广播天线连接到后面的车辆也可以作为稳定剂进行导航。的腿可以存储燃料调整飞行期间车辆的重量和平衡。
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美国政府还投资了250万美元在伯克利项目开发一个机器人昆虫家蝇的大小。得到这个第一次重大的一步微机械飞行昆虫(MFI)空气的发展Robofly,这给研究人员重要的洞察昆虫飞行的机制。
为了构建小额信贷机构,研究人员做了实验,了解苍蝇飞。18新利最新登入实验涉及到建筑的一对10英寸(25厘米)机器人的翅膀,叫道Robofly,这是由有机玻璃和仿照果蝇的翅膀。翅膀是沉浸在一辆坦克的矿物油,这迫使他们反应较小,1-millimeter-long果蝇的翅膀在空中迅速跳动。六个汽车——每个翅膀上三个机翼来回移动,上下旋转运动。传感器连接到测量翅膀的力量。
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最终,Robofly将缩小到一个不锈钢microrobotic飞这是10到25毫米(0.4到1英寸)宽,重约43个毫克(0.002盎司)。的翅膀将聚酯薄膜。太阳能将运行压电致动器,将皮瓣的翅膀。机器人的胸腔将改变压电变形量为实现所需的大翅膀中风和旋转飞行。
尽管机器人还没有飞,据报道,大约有90%的提升已经达到所需的力实验全面运作,两翼结构。下一步是添加一个飞行控制单元和通信单元进行远程控制。研究人员说,他们正致力于实现悬停控制光学传感和机载陀螺仪。
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考虑,美国军方的钱注入飞行器(微型飞行器)的项目,很可能第一次使用这些机器人bug将间谍苍蝇。DARPA设想一个间谍苍蝇,可用于侦察任务和控制的士兵在地上。这个小飞汽车不仅继电器部队动向的形象,但它也可以用来检测生物、化学和核武器。此外,机器昆虫能够降落在敌人车辆和电子标签,所以它可以更容易的目标。
在一个1997年的报告从美国国防部高级研究计划局关于小牛的发展,作者写道,制造技术的进步,包括微机电系统(MEMS),很快就会让间谍苍蝇一个可行的想法。他指出,微系统等CCD-array相机,小红外传感器和之有害物质探测器正在足够小,集成到一个间谍飞的架构。
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军方将像一个飞行器,大约6.2英里(10公里),苍蝇在白天还是晚上,可以在空气中停留了大约一小时。DARPA官员说,理想的速度的飞行器是22到45英里(35.4到72.4公里)。它将从地面控制站,将采用定向天线和保持连续接触飞行器。
机器人苍蝇也可以适合作为新一代的星际探险。的佐治亚理工学院研究所(得到)收到的资助美国国家航空航天局高级研究所的概念(NIAC),目的是研究这个想法使用Entomopter作为飞行火星验船师。2001年3月,美国国家航空航天局资助的第二阶段研究的预期未来火星micromissions。
Entomopters提供了几个优势较大的测量员。他们能土地,起飞,翱翔飞行执行更困难的动作。爬行的能力,也给了他们一个优势在探索其他行星。最有可能的是,美国宇航局将派遣数十名这些监视车辆探索其他行星。Entomopter开发者罗布·迈克尔逊说,火星版的Entomopter必须大小的翼展大约1米为了飞火星稀薄的大气中。
研究人员说,这些微型飞行机器人也会有价值的自然灾害后,等地震,龙卷风或滑坡。体积小,飞行能力和徘徊让它们用于寻找人被埋在废墟中。他们可以在缝隙间飞翔,人类和大机器无法浏览。其他用途包括交通监控、边界监测野生动物调查,检查电源和房地产航空摄影。
间谍苍蝇是另一种技术是如何帮助人类在执行危险的任务,让人类远离伤害。18新利最新登入军事侦察、搜索地震受害者和旅行到其他的世界都是危险的活动——微型飞行机器人将使我们能够完成这些任务不存在。
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