美科學(xué)家研制差動(dòng)齒輪 打造微型昆蟲(chóng)機(jī)器人

據(jù)美國(guó)物理組織網(wǎng)站報(bào)道，近日，美國(guó)哈佛大學(xué)的工程師最新研制一種汽車(chē)差動(dòng)齒輪百萬(wàn)分之一大小的新型差動(dòng)齒輪，可用于控制航空微型機(jī)器人的飛行，未來(lái)可用于監(jiān)控環(huán)境危害、森林火災(zāi)和其它對(duì)人類(lèi)帶來(lái)威脅的區(qū)域。
　　這項(xiàng)最新技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)微型飛行器被動(dòng)地平衡空氣動(dòng)力，使它們的機(jī)翼能夠響應(yīng)風(fēng)力、機(jī)翼?yè)p壞和其它實(shí)際中遇到的問(wèn)題。哈佛大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究生普拉瑟維-斯里薩拉(PratheevS.Sreetharan)是該項(xiàng)研究負(fù)責(zé)人，他說(shuō)：“這種新型航空微型機(jī)器人的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與兩輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)擁有共同的特征。兩者都是從一對(duì)輪子或者機(jī)翼提供驅(qū)動(dòng)力，但是我們?cè)O(shè)計(jì)的被動(dòng)航空失衡控制差動(dòng)齒輪(PARITy)僅相當(dāng)于汽車(chē)差動(dòng)齒輪的百萬(wàn)分之一，只有5毫米長(zhǎng)，重量為0.01克，是汽車(chē)差動(dòng)齒輪重量的百萬(wàn)分之一。”
　　哈佛大學(xué)的科學(xué)家在《機(jī)械設(shè)計(jì)》期刊雜志上描述這種新型微型差動(dòng)齒輪將在航空微型機(jī)器人中具有優(yōu)異表現(xiàn)，最終可用于偵察對(duì)于人類(lèi)較危害的區(qū)域。
　　目前，多國(guó)的科學(xué)家正在積極研究探索廉價(jià)的航空微型機(jī)器人，使其未來(lái)可部署于搜尋和營(yíng)救操作，環(huán)境監(jiān)控和探索對(duì)人類(lèi)有害的環(huán)境。為了成功飛行穿越無(wú)法預(yù)測(cè)的環(huán)境，航空微型機(jī)器人必須實(shí)現(xiàn)逐秒級(jí)狀態(tài)變化，通常昆蟲(chóng)飛行是通過(guò)協(xié)調(diào)一致地拍打翅膀，這一過(guò)程中運(yùn)動(dòng)學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)性原理很難理解。
　　斯里薩拉和同事羅伯特-伍德(RobertJ.Wood)認(rèn)為，基于昆蟲(chóng)原理的航空微型機(jī)器人并不需要復(fù)雜的電子反饋線圈來(lái)精確控制翅膀的位置。伍德說(shuō)：“由于航空微型機(jī)器人機(jī)翼產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力，我們對(duì)于機(jī)翼的位置并不感興趣。我們的最新技術(shù)使用‘機(jī)械智能’來(lái)測(cè)定機(jī)翼的校準(zhǔn)飛行速度，并測(cè)定影響機(jī)器人飛行平衡的其它作用力產(chǎn)生的振幅。”
　　他們還發(fā)現(xiàn)，即使當(dāng)航空微型機(jī)器人機(jī)翼的至關(guān)重要部分被移除，被動(dòng)航空失衡控制差動(dòng)齒輪(PARITy)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)也可產(chǎn)生自校正，使微型機(jī)器人在空中飛行保持平衡。在該微型差動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)下，航空微型機(jī)器人的機(jī)翼可每分鐘拍打6600次。
　　哈佛大學(xué)工程師稱(chēng)，這種新型差動(dòng)齒輪可有效地調(diào)節(jié)飛行中產(chǎn)生的作用力，適宜與電子傳感器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合。它將使現(xiàn)代航空機(jī)器人的質(zhì)量變得更小，其尺寸和重量更加接近于一些昆蟲(chóng)。