竟然如此靈活!「果蠅機器人」讓你大開眼界

2021-01-09 墨說機器人
果蠅機器人

近一個世紀以來,果蠅遺傳學在各個層次的研究中積累了十分豐富的資料。人們對它的遺傳背景有著比其他生物更全面更深入的了解。作為經典的模式生物,果蠅在21世紀的遺傳學研究中將發揮更加巨大而不可替代的作用。今天介紹的這款「果蠅機器人」就是果蠅遺傳學在機器人領域的最新科研成果。

家蠅或果蠅具有令人難以置信的敏捷性,讓一切無人機和機器人都望塵莫及,現在,無人機也開始迎頭趕上了。這種新的四翼撲翼機器人不僅成功地模仿了果蠅超靈活的飛行機制,而且單次充電最大飛行距離長達一公裡。

近日,代爾夫特理工大學的機器人研究人員創建了一個飛行平臺,力求模仿和測試昆蟲飛行方式的理論,但不使用像螺旋槳等非仿生推進裝置。他們成功打造出了一款模仿果蠅飛行機制的DelFly Nimble飛行機器人。

果蠅機器人

這不僅僅是因為他們想要打造很酷的機器人:昆蟲對陣風或即將拍下的手這種事,其反應之迅速、控制反饋之精確都令人難以置信。這些特點可以為無人機甚至小型飛機等自動飛行器提供值得借鑑的重要信息。

讓飛行器可以自動、平穩地規避閃電,這不是很好嗎?

但麻煩的是,當飛行器比昆蟲的體積大得多時,由於質量,空氣阻力等差異,這種飛行方式並不總是有效。研究人員在他們的論文中也提到了這一點,這篇研究論文登上了本期《科學》期刊的封面:

本期《科學》期刊的封面

對於飛行機器人設計而言,由於嚴格的重量和尺寸限制所帶來的技術挑戰,大多數現有設計方案都無法與其模仿生物的飛行性能相比。這些飛行機器人的敏捷性不夠,起飛能力不足,或由於沒有足夠的能量,單次充電飛行時間超不過一分鐘。

不僅如此,像Robobee這樣的小型機器人還需要有線電源連接,還有其他小型振翅型的機器人需要手動駕駛。而DelFly Nimble團隊並非盲目模仿某種動物的仿生學特點,而是專注於如何在現實允許的範圍內實現類似的飛行特徵。

靈活的果蠅機器人

該團隊打造的四翼無尾風格的DelFly Nimble飛行機器人的速度可以達到7米/秒(25公裡/小時),它可以懸停在半空或執行各種極端動作,如俯衝和空中打滾。DelFly Nimble使用具有連續推力的轉子,可以支持協調的機翼運動。

也許最亮眼的一點是它的續航能力:一次充電可支持飛行一公裡,這使其具備了軍事應用的潛力。

但是DelFly Nimble身上還有一些很有意思的科學數據,該研究團隊的首席研究員Matěj Karásek表示:與動物實驗相比,我們完全控制並掌握了機器人的「大腦」中發生的事情。這樣,我們得以識別和描述一種「被動空氣動力學」新機制,一些飛行昆蟲,比如蒼蠅,可以憑藉這些機制在快速傾斜的轉彎中控制方向。

目前DelFly Nimble的開發仍在繼續,毫無疑問,生物學家和一些秘密機構會對這個發明產生濃厚興趣。

相關焦點

  • 荷蘭研究者發明外形類似果蠅的可飛行機器人
    【環球網科技綜合報導】據英國《每日郵報》9月13日報導,《科學》期刊最近發表了一篇研究,荷蘭代爾夫特理工大學的研究者發明了一種外形像果蠅一樣的飛行機器人,目的是用於製造無人機。荷蘭代爾夫特理工大學的研究者最近介紹了一款可以像昆蟲一樣在空中飛行的微型機器人,它的翅膀每秒震動17次,這樣就可以以每小時25千米的速度飛行,可以盤旋,可以飛左飛右,甚至還能翻筋鬥、做桶滾飛行。這項技術參照果蠅的翅膀的運動,科學家說它會革新人們對昆蟲飛行的理解。
  • 果蠅控制飛行的法寶不是翅膀,竟然是這個器官
    固定在小棍上的果蠅。  近日,美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員利用高速攝像機記錄了果蠅在虛擬實境飛行模擬器中的運動,發現了果蠅利用眼球運動快速加強飛行控制的機制,並在機器人技術中模擬這種能力。  「通過研究果蠅的飛行,我們能找到一些令人難以置信的生物學中已經存在的工程解決方案,」論文的第一作者、賓夕法尼亞州立大學機械工程博士生Benjamin Cellini說。  凝視是一種很普通的現象,大多數生物都能做到。例如,我們能夠不間斷地移動我們的眼睛、頭部和/或身體來掃描一個房間。
  • 果蠅控制飛行的法寶不是翅膀,竟然是這一器官
    固定在小棍上的果蠅。近日,美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員利用高速攝像機記錄了果蠅在虛擬實境飛行模擬器中的運動,發現了果蠅利用眼球運動快速加強飛行控制的機制,並在機器人技術中模擬這種能力。相關論文於當地時間9月1日發表在《美國國家科學院院刊》上。
  • 師承果蠅,能懸浮、傾斜和轉彎,機器人飛行大師來了
    飛行類昆蟲,比如蜜蜂、蜻蜓和果蠅,都有高超的飛行技術。這些技術往往在逃避天敵或者躲避人類襲擊的時大展身手。近日,荷蘭科學家製作了一個擁有類似機動性能的飛行機器「昆蟲」。儘管體積比昆蟲大多了,它還是幫助人類了解了這些自然界的高手是如何飛行的。
  • 國外開發出果蠅飛行機器人:搭載有陀螺儀可控制平衡
    設計者Matej Karasek和他的果蠅飛行機器人1.荷蘭研究人員開發出果蠅飛行機器人:搭載有陀螺儀可控制平衡《科學》期刊最近發表了一篇研究,荷蘭代爾夫特理工大學的研究者發明了一種外形像果蠅一樣的飛行機器人,目的是用於製造無人機。
  • 果蠅穩定航向生成原因
    果蠅穩定航向生成原因 作者:小柯機器人 發布時間:2019/11/21 14:19:00 美國霍華德休斯醫學研究所Vivek Jayaraman和Sung Soo Kim研究組發現,果蠅在不同的視覺場景中生成穩定的航向表示形式
  • 利用共表達策略靈活操控Omb在果蠅翅內源表達區的表達水平
    靈活操控靶基因的表達水平對於很多生物學研究來說非常重要。Gal4/UAS系統是一種良好的操控基因表達水平的工具,廣泛應用於果蠅等生物的研究。
  • 一半雌一半雄,這些昆蟲的性別怎麼如此讓人迷惑?
    自然之大,無奇不有,不說別的,就單從性別來看,就能讓你摸不清頭腦,比如動物中不僅有雌性、雄性,也有可雌可雄的雌雄一體的奇葩。蝸牛就是雌雄同體界很好的代表大開眼界,蝸牛的私生活竟然如此精彩?,在實驗室中誘導產生了477頭雌雄嵌合體果蠅。
  • Cell Reports:果蠅為什麼不挑食?
    它是我們所有家庭的常客,沒準此刻就在享用你幾天前扔進垃圾桶的香蕉皮。 儘管名字叫果蠅,這種昆蟲吃的可不僅是水果,而是以各種各樣的植物為食。在Cell Reports上發表的一篇論文中,科學家們解釋了果蠅飲食的多樣性源於它們對碳水化合物的靈活響應,這讓我們得以洞悉人類在飲食上的演變。
  • 獨家|艾利特CS系列機器人來了!協作機器人竟然能夠如此簡單!
    作為有著17年技術積累的協作機器人廠商,ELITE艾利特機器人在2018年工博會推出協作機器人後,在2019年全面收斂產品專注協作機器人賽道,並於2020年第三季度推出了這款平臺級CS(Cobots Superior)協作式機器人新品。用意再明顯不過——堅定押注在協作機器人賽道。
  • 超越視覺 果蠅的兩面
    △ 超越視覺 —— 果蠅 果蠅,蠅如其名,一種經常能在水果上看到的小昆蟲。不同於邊吃邊吐邊排洩還傳播疾病的蒼蠅,果蠅被認為相對無害,只在水果成熟並開始腐爛時才會被發酵的味道所吸引。即便如此,因為它的一些習性和繁殖快、難消滅的特點,果蠅在生活中也一直被人嫌棄。
  • 研究發現果蠅也有思考能力 不會衝動採取行動
    不過牛津大學的神經學家的一項研究將顛覆我們傳統的認識:果蠅也是會思考的。  據外國媒體報導,權威的《科學》雜誌在5月23日刊發的一篇文章表明,果蠅和人類一樣,在遇到艱難的選擇時也會「三思而後行」。這項新發現是由牛津大學神經迴路和行為研究中心的科學家們通過實驗獲得的。  在實驗中,研究人員讓果蠅分辨兩種不同的味道,此前研究人員通過條件反射訓練讓果蠅躲避兩種氣味之中的一種。
  • 昆蟲機器人你見過嗎?可模仿昆蟲快速飛行,時速可達11公裡
    代爾夫特理工大學的MAVLab研究人員開發出了一種新型昆蟲飛行機器人,模仿昆蟲的快速飛行。荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員表示,使用自由飛行和敏捷撲翼機器人的實驗可以提高對果蠅如何控制侵略性逃生機動的理解。
  • 果蠅的眼睛,控制飛行的法寶
    固定在小棍上的果蠅。近日,美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員利用高速攝像機記錄了果蠅在虛擬實境飛行模擬器中的運動,發現了果蠅利用眼球運動快速加強飛行控制的機制,並在機器人技術中模擬這種能力。相關論文於當地時間9月1日發表在《美國國家科學院院刊》上。
  • 果蠅精子竟然比人類大3萬倍
    本項研究的作者之一、瑞士蘇黎世-伊爾謝勒大學的斯特凡·呂波爾德對法新社說:「很多研究者試圖理解均以受孕卵細胞為唯一目的的動物精子為何會如此多樣化。」按常識來說,大型動物應該能產生大個的動物精子,但事實上正相反。呂波爾德和瑞典斯德哥爾摩大學的約翰·菲茨派屈克通過採集從老鼠到大象的100種哺乳動物的數據發現,動物的大小仍是精子演變的決定性因素之一。
  • 一組能讓你大開眼界的巨型事物,最後那個到底有多大呢?
    地球上的萬物都有一套屬於自己的存在的規則,然而一些事物的體積卻超乎尋常的巨大,下面來看看這些足以讓你大開眼界的巨型事物吧!1、只有近距離接觸馬達加斯加島上的猴麵包樹,才知道這些樹的樹幹竟然有這麼粗壯3、這麼大的地下結構竟然是一處用來排洩洪水的隧道
  • 新型飛行機器人像果蠅一樣敏捷
    2012年11月9日,南京大學研究人員在觀察其培育的模式動物果蠅的發育生長情況。(新華社記者孫參攝)新華社華盛頓9月13日電(記者周舟)荷蘭研究人員在最新一期美國《科學》雜誌上發表論文介紹,他們設計出一種昆蟲仿生機器人,可以像果蠅一樣敏捷機動,為開發新型無人機開闢了空間。這個機器人重29克,翼展33釐米,充電一次可盤旋飛行5分鐘,續航裡程可達1公裡以上。
  • 7張圖讓你大開眼界,最後一張極為詭異
    今天,小磊就和大家分享7張視覺圖,這7張圖會讓你大開眼界,漲知識,尤其是最後一張圖,極為詭異,讓我們一起來欣賞一下吧。(文章最後有彩蛋哦)第1張圖:會動的靜態圖這是一張靜態圖,眾所周知,一般情況下,靜態的圖是不可能會動的。
  • 機器人養豬?農業「黑科技」讓你大開眼界
    如果你印象中的農業還是「肩挑背扛」或者靠拖拉機耕地之類那逛逛今年在重慶召開的第十八屆中國國際農產品交易會你一定會發現自己錯了本屆農交會上不僅有好吃的、好看的還有許多農業酷炫「黑科技」閃亮登場比如衛星種菜、AI捉蟲無人駕駛農用車、機器人管理養豬場搭載5G網絡的智慧農業應用等讓不少參會群眾拍手稱奇
  • 全球最輕雙翼機器人來了!靈感來自獨角仙 最長可飛行9分鐘
    Park教授說,「我們還發現,當KUBeetle-S的翅膀載荷接近真正的昆蟲時,它能飛得更久,這表明翅膀載荷是一個重要的參數,即使當我們模擬自然界的飛行時也是如此。」除了提高機器人的耐力和增加它的飛行時間,Park、Phan和他們的同事們引入的新策略允許它向任何方向移動,在戶外飛行,並攜帶額外的有效載荷。