研究者将在IEEE机器人与自动化国际会议上展示小型机器人RoboFly,利用激光无线提供动力

研究者将在IEEE机器人与自动化国际会议上展示小型机器人RoboFly,利用激光无线提供动力

对于各种规模的机器人来说,动力是一个基本问题。任何移动的机器人都会受到电源的限制,无论是依靠携带重型电池,内燃机,燃料电池还是其他任何东西。随着机器人变得更小,管理更为棘手,因为将这些东西放大比缩小更容易。对于真正的小型机器人(数百毫克范围内),尤其是那些需要大量功率的机器人,真的没有什么好的解决方案。在实践中,这意味着在小型昆虫的规模上,机器人通常依赖线缆来获得能量,这对于长期工作来说并不理想。

下周在澳大利亚布里斯班召开的IEEE机器人与自动化国际会议上,来自西雅图华盛顿大学的机器人专家将展示RoboFly,一种由激光驱动的昆虫大小的扑翼机器人,执行首次无线的小型机器人飞行。

有许多不同的方法可能会远程为机器人提供动力,但其中大多数都会受到低范围或低效率的影响,或者不能提供很大的功率。对于一些小型机器人来说这样很好,但是飞行机器人需要在相当长的距离上传输大量能量才能起作用。有一个好的方法,是几乎所有科学问题的解决方案:激光。

哈佛大学微型机器人实验室在RoboBee扑翼微型机器人的基础上设计了RoboFly,大黄蜂的大小,重量仅为190毫克(比牙签稍微重一点)。它由一个红外激光器驱动,瞄准那个微小的光伏电池,它可以获得250mW。在视频中,激光不跟踪机器人,所以一旦太阳能电池移出光束,它就会失去动力,机器人将停止飞行。

最终,RoboFly可以通过天花板安装的激光器进行控制,该激光器随时随地追踪它,甚至可以安装在移动车辆(或其他机器人)上,后者可以跟随RoboFly并无限期地为其提供动力。

在提供动力是需要解决的重要问题的同时,开发将这种力量转化为飞行所必需的电子设备是华盛顿大学集团的重中之重。机翼由两个压电致动器驱动,这需要大约250伏特以最大化功率密度。光伏电池输出电压仅为7伏,因此研究人员必须定制升压转换器来驱动机翼,并添加一个微控制器来控制它们。他们设法把这两种东西都放入一个重量小于100毫克的电子组件中,使机器人完全不受束缚。

但请注意,机器人需要实现更长距离飞行的首要任务是让激光跟踪光伏电池,以便它可以持续供电。UW团队已经能够在高达1.23米的室内范围为机器人提供动力,并且使用更高输出的激光器(或者可以更好聚焦的激光器),他们期望几十米的范围也不是问题。最终,RoboFly可以通过安装在天花板上的激光器进行控制,该激光器可以跟踪它到任何地方,甚至可以安装在移动车辆(或其他机器人)上的激光器也可以跟随RoboFly并无限期地为其提供动力。

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