麻省理工学院的科学家们正在设计机器昆虫。有朝一日,这种昆虫可以从机械蜂箱中蜂拥而出,快速授粉,确保水果和蔬菜以前所未有的水平生长。这项新技术可以在不损害环境的情况下大幅提高作物产量。
人工授粉是人类手动将花粉从一朵花转移到另一朵花的过程,目前正在开发的技术中有机械授粉等进步。使用机器昆虫的想法并不新鲜——但前几代bug大小的机器人遇到的一个问题是,与蜜蜂和其他真正的昆虫相比,它们缺乏耐力、速度和空中多功能性。然而,在1月15日发表在《科学机器人》杂志上的一篇新论文中,该团队透露,他们可以设计出一种具有解决当前机械授粉限制的功能的设计。
科学家们说,新设计的飞行器可以比以前的版本飞行100倍,同时重量更轻,并有足够的电池存储空间。他们补充说,机器人的精度和敏捷性有所提高,而飞行过程中通常遇到的机翼弯曲压力有所减轻。
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机翼弯曲是飞机机翼(在这种情况下是“bug机器人”)弯曲或弯曲的能力。该团队必须确保比回形针轻的飞机机翼不仅会超越过去的设计,甚至会比有机同行表现得更好,从而彻底改变农产品的种植方式。
麻省理工学院机器人学副教授凯文·陈在一份声明中说:“我们在这篇论文中展示的飞行量可能比我们的领域能够积累的这些机器昆虫的全部飞行量还要长。”“随着这种机器人寿命和精度的提高,我们离一些非常令人兴奋的应用越来越近,比如辅助授粉。”该团队在论文中承认,具有更高耐力的机器人昆虫大小的无人机需要对以前的设计进行相当大的改进。
在麻省理工学院之前的设计中,机器昆虫由四个相同的单元组成——每个单元都有两个翅膀。矩形装置大约有一个微型磁带大小,每个都有八个翅膀。
“没有八只翅膀的昆虫。在我们的旧设计中,每个单元的性能总是比组装的机器人要好。”陈说。
因为该设备与真正的对应物并不相似(主要是由于翅膀),它阻碍了性能。蜜蜂的一对薄翅膀让它们自由快速地飞行,而机器人对应物上的八个翅膀让它们吹出太多空气——减少了机器蜜蜂的升力。
在测试过程中,一名学生甚至表示,飞行这个版本是“他一生中花的最慢的1000秒”。麻省理工学院的新设计将这个机器人分成两半。四个单元中的每一个都有一个扇动的翅膀,指向远离机器人中心的地方。这一特征稳定了它的垂直运动,使它能够比以前提升得更高。由于翅膀的数量是其前身的一半,新设计还允许机器人有足够的存储空间来携带电池等电子设备。
该团队还制作了复杂的信号,将机翼与设计中的设备连接起来,复制“肌肉”这些信号——被称为传输——需要对机翼的尺寸进行一些调整,但总的来说,它们可以减少阻碍以前版本耐力的压力。
陈说,要进一步改进设计,还有很多工作要做。例如,蜜蜂的翅膀由一组非常复杂的肌肉精细控制。该团队希望在未来整合这种水平的微调,同时在未来五年内将传感器、电池甚至计算能力整合到这个“bug机器人”中。