在機器人研究中，大自然一直是科學家們取經的對象。韓國建國大學的研究人員最近創造了一種會飛的機器人KUBeetle-S，靈感來自一種叫做獨角仙（Allomyrina dichotoma，雙叉犀金龜）的昆蟲，它是地球上最大的昆蟲之一。獨角仙重約5 - 10克，翅膀載荷為40 N/m2，與昆蟲翅膀的平均載荷(通常約8 N/m2)相比，已經相當之高了。
「模仿甲蟲的飛行,我們首先開發了一個撲機制,可以創建一個大型撲角度和產生振補，以償KUBeetle-S的重量，就像它的靈感來自角甲蟲。」領導這一研究的Hoon Cheol Park教授表示，「由於KUBeetle-S沒有在尾部安裝控制面，不像傳統的飛行器，它的拍動翅膀只能在拍動過程中改變翅膀的運動學來產生控制力矩。」
Park教授和他的同事在KUBeetle-S中安裝的控制力矩發生器可以改變機器人的機翼撲向左、右、前、後，最終實現它的垂直升力的改變方向，同時產生控制力矩。該發電機與輕型伺服電機機械集成，也可以通過控制板和基於研究人員開發的算法反饋控制系統進行電子控制。
就像它的靈感來源角甲蟲一樣，首次出現在《國際微型飛行器雜誌》上的KUBeetle-S能在多種運動方式之間切換，包括懸停飛行，其衝程振幅高達180度。在最近發表在預印本arXiv上的一篇論文中，研究人員還能夠通過使用低壓電源顯著提高它的飛行續航力。
「我們最近預發表在arXiv上的論文的主要目的是延長KUBeetle-S機器人的飛行時間或耐力。」Park教授解釋道，「我們選擇了一副空氣動力學效率高的翅膀，並擴大了翅膀面積，使之更像真正的昆蟲，從而延長了機器人的耐力。特別是，內側機翼區域被去除了。」
除了提高機器人翅膀的升力和升力功率比，Park教授和他的同事採用的設計策略降低了整體輸入電壓。此外，這允許研究人員在機器人馬達的工作範圍內使用單個LiPo電池，在一個低電壓電源下操作KUBeetle-S。
當使用這些新的設計策略時，研究人員進行了一系列的測試來評估KUBeetle-S的性能和耐久性。他們發現，低電壓操作可以防止驅動電機過熱，增強機器人的耐力。
「我們機器人的另一個關鍵優勢是它重量輕。」參與這項研究的另一位研究員Hoang Vu Phan表示，「由於我們在之前的工作中報告的簡單而有效的控制機制，我們可以使用微小的伺服器來減輕重量。重量15.8克的KUBeetle-S是目前為止最輕的雙翼機器人，它可以在所有機載部件的情況下自由控制飛行。」
第一個版本的KUBeetle-S重量為16.4g，由一個兩個LiPo 7.4 V電池供電。通過改變和擴大機器人的翅膀，研究人員能夠將其重量降至15.8克，將其總飛行時間從3分鐘提高到近9分鐘。
「我們的研究結果表明，找到一種空氣動力效率高的機翼對於延長飛行機器人的續航能力至關重要。」 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。這些特性使機器人更適合實際應用，比如將物體從一個地方移動到另一個地方。
在未來，KUBeetle-S還可以用來研究昆蟲，更好地理解它們運動背後的機制，比如在蒼蠅身上觀察到的快速傾斜轉彎。由於體積小，它甚至有可能被部署在自然棲息地，收集昆蟲和其它野生動物的鏡頭，或用於執行秘密軍事任務。
「在我們接下來的研究中，我們將專注於進一步延長機器人的飛行時間，並安裝車載視覺導航系統。」 Phan說，「我們還計劃看看是否可以提高飛行過渡的穩定性，例如，將它從快速向前飛行變為懸停，以及在有風乾擾的情況下提高機器人的飛行靈活性。最終目標將是KUBeetle-S的自動飛行。」
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