只需1秒，無人機就能平地翻跟頭 | IEEE

蕭簫 發自 凹非寺

量子位 報導 | 公眾號 QbitAI

翅膀輕輕一推，無人機翻身只需 1.1秒：

迅速旋轉翅膀，調整成能減輕飛行重量的的角度：

在你反應過來之前，它已經「嗖」的一下從地上起飛了：

不僅平地能輕松翻身，碎石地、木屑地、斜坡也能輕松handle，簡直像甲蟲一樣靈活~

目前，這項研究已經登上IEEE。再也不用擔心自己的無人機掉在奇怪的地方了！

披了件甲蟲的「外衣」

這架無人機，確實也參考了甲蟲，用上了兩對翅膀：鞘翅 （elytron）和後翅 （hind-wing）。

其中，鞘翅主要負責「翻身」、保護機翼和提供上升動力，後翅則主要負責飛行。

下圖是這架無人機的機身構造圖。

從圖中可見，要控制這對鞘翅，需要用到鞘翅俯仰控制伺服系統 （pitching elytron servos）。

伺服系統，用於精確地跟隨或復現某個過程的反饋控制系統，使物體的位置、方位、狀態，能跟隨輸入目標（或給定值）進行靈活變化，能有效調節力矩、速度和位置。

伺服系統，用於精確地跟隨或復現某個過程的反饋控制系統，使物體的位置、方位、狀態，能跟隨輸入目標（或給定值）進行靈活變化，能有效調節力矩、速度和位置。

其中，伺服系統主要依靠伺服電機提供動力，控制鞘翅做出扭轉或平移的動作來。

無人機的其他部件參數如下：

經過實驗發現，鞘翅越長，無人機「翻身」的成功率更高、所需時間更短。因此團隊最後選擇了 17cm的鞘翅。

這就輕松解決了小型無人機在「躺平」時，需要人手動調整的麻煩。

同時，機翼還能在無人機上升時提供動力。

這個「甲蟲」無人機的性能如何？

只需1.1秒，斜坡平地都能翻

從翻身速度來看，這架無人機只需要 1秒左右就能「鯉魚打挺」，直接翻過來。

當然，設計後的無人機， 地形適應能力也非常強，包括斜坡和不同路面都能進行翻身。

從斜坡來看，這架無人機在最高30°的斜坡上也能成功翻身 （超過30°會打滑）：

從路面類型來看，這個無人機在人行道、碎石路面、灑滿木屑的地面等5種地形上都能達到 100%成功翻身的效果。

至於草地和沙地這種比較龐雜的地形，成功率也在20%~40%左右。

從 設計來看，相比於其他自適應機器人而言，「甲蟲」無人機在設計上要簡潔得多。

例如，「扶牆走」或是「變形」的自適應機器人，往往需要龐雜的機械系統設計；而參考蟑螂設計的飛行機器人，又無法伸展機翼、提供升力。

至於普通的無人機，為了防止翻倒所做的一些設計，更是只能增加重量、降低動力。

但給無人機加上一對甲蟲翅膀後，不僅能給飛機提供上升動力、調整位置，還極大地降低了設計的龐雜程度。

這讓網友想到了Minecraft裡面的 鞘翅。作為一種飛行工具，鞘翅在滑翔時會向兩邊展開：

△圖源：推特@Minecraft Dungeons

現在，遊戲中的效果已經在無人機上實現了。

團隊介紹

幾名作者均來自瑞士洛桑聯邦理工學院 （EPFL）的智能系統實驗室。

實驗室側重於AI和機器人研究方向，包括生物機器人、人機融合等。

實驗室負責人是Dario Floreano，引用次數達到28341次，單篇論文最高引用次數2500+。

這篇論文的一作Charalampos Vourtsis，除了做機器人以外，也會制作一些3D列印項目和計算機視覺方向的東西，例如3D列印樹莓派。

接下來，團隊還想進一步優化這個無人機，使它成為一個「保護殼」，保護機翼在刮蹭時不受損。

想要詳細了解甲蟲無人機的小夥伴，可以戳下方論文查看。

參考鏈接：

[1]https://spectrum.ieee.org/tech-talk/robotics/drones/nothing-can-keep-this-drone-down

[2]https://minecraft.fandom.com/wiki/Elytra

— 完—

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