美科學(xué)家研制差動齒輪 打造微型昆蟲機器人

　　據(jù)美國物理組織網(wǎng)站報道，近日，美國哈佛大學(xué)的工程師最新研制一種汽車差動齒輪百萬分之一大小的新型差動齒輪，可用于控制航空微型機器人的飛行，未來可用于監(jiān)控環(huán)境危害、森林火災(zāi)和其它對人類帶來威脅的區(qū)域。

　　這項最新技術(shù)首次實現(xiàn)微型飛行器被動地平衡空氣動力，使它們的機翼能夠響應(yīng)風(fēng)力、機翼損壞和其它實際中遇到的問題。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)是該項研究負責(zé)人，他說：“這種新型航空微型機器人的動力傳動系統(tǒng)與兩輪驅(qū)動汽車擁有共同的特征。兩者都是從一對輪子或者機翼提供驅(qū)動力，但是我們設(shè)計的被動航空失衡控制差動齒輪(PARITy)僅相當(dāng)于汽車差動齒輪的百萬分之一，只有5毫米長，重量為0.01克，是汽車差動齒輪重量的百萬分之一。”

　　哈佛大學(xué)的科學(xué)家在《機械設(shè)計》期刊雜志上描述這種新型微型差動齒輪將在航空微型機器人中具有優(yōu)異表現(xiàn)，最終可用于偵察對于人類較危害的區(qū)域。

　　目前，多國的科學(xué)家正在積極研究探索廉價的航空微型機器人，使其未來可部署于搜尋和營救操作，環(huán)境監(jiān)控和探索對人類有害的環(huán)境。為了成功飛行穿越無法預(yù)測的環(huán)境，航空微型機器人必須實現(xiàn)逐秒級狀態(tài)變化，通常昆蟲飛行是通過協(xié)調(diào)一致地拍打翅膀，這一過程中運動學(xué)和空氣動力學(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)認為，基于昆蟲原理的航空微型機器人并不需要復(fù)雜的電子反饋線圈來精確控制翅膀的位置。伍德說：“由于航空微型機器人機翼產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力，我們對于機翼的位置并不感興趣。我們的最新技術(shù)使用‘機械智能’來測定機翼的校準(zhǔn)飛行速度，并測定影響機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)航空微型機器人機翼的至關(guān)重要部分被移除，被動航空失衡控制差動齒輪(PARITy)的動力傳動系統(tǒng)也可產(chǎn)生自校正，使微型機器人在空中飛行保持平衡。在該微型差動齒輪驅(qū)動下，航空微型機器人的機翼可每分鐘拍打6600次。

　　哈佛大學(xué)工程師稱，這種新型差動齒輪可有效地調(diào)節(jié)飛行中產(chǎn)生的作用力，適宜與電子傳感器和計算機系統(tǒng)相結(jié)合。它將使現(xiàn)代航空機器人的質(zhì)量變得更小，其尺寸和重量更加接近于一些昆蟲。