個頭小力量大：微型無人機操控比自身重40倍的物體
受到自然工程學的啟發，機器人研究人員展示了手掌大小的微型無人機是如何通過將自己固定在地面或牆壁上，拖動40倍於自身質量的物體。這也給我們以提示：小型無人機如何能以類似人類或大型機器人的方式更積極地操縱環境。
“這些無人機團隊可以合作完成更復雜的操作任務，”斯坦福大學機械工程專業的博Matt Estrada表示，“我們展示了無人機如何開啟一扇門，但這種方法可以延伸到轉動球閥，移動一塊碎片，或從災區取回需要的物體。”
鳥類，蝙蝠和昆蟲等有翼生物在飛行時只能舉起自身重量約五倍的物體。但是斯坦福大學和瑞士洛桑聯邦理工學院的Estrada和他的同事們正在尋找掠奪性黃蜂所採取的實際方法，這些黃蜂會落在地上，將更大的獵物拖回巢穴。最新一期的“Science Robotics”雜誌詳細介紹了該組織的機器人實驗生物啟發方法。
“FlyCroTug”無人機也代表了地面機器人的演變，這種機器人最初由David Christensen開發，他是該論文的合著者，目前在迪士尼研究院工作。通過定製的四旋翼無人機設計，該團隊創造了微型飛行器，將空中機動性與基於地面錨固的更大拉力或推力結合在一起。
每個FlyCroTug無人機在長電纜的末端都有一個專用附件，可以支付，然後通過絞車拉回。這意味著無人機可以將電纜的一端連線到物體上，飛行，著陸，並在將重物拖向它們之前自行錨定。Estrada解釋說，對於無人機來說，黃蜂每次通常只需要一小步就能完成一次巨大的飛躍。
基於斯坦福大學生物仿生學和靈巧操作實驗室技術的錨定機制也從自然設計中獲得靈感，能夠附著在粗糙的灰泥或混凝土表面上的微粉末，以及粘性壁虎靈感帶來的用於粘附在光滑玻璃上的粘合劑。
擁有可以探索狹窄空間並且仍然在其周圍施加大量力量的微型無人機，為民用或軍用場景中的搜尋和救援應用開闢了許多新的可能性。例如，Estrada建議這種無人機可以作為第一響應者或軍事人員的行動式工具，以部署感測器或將醫療用品運送到在遠端位置的人。
在該團隊的一項實驗中，FlyCroTug無人機緊緊抓住懸臂，因為它拉起了一個電池供電的攝像頭，對位於瑞士日內瓦以外的軍事訓練設施倒塌的建築工地進行檢查。
第二個開門場景需要兩架FlyCroTug無人機之間的團隊合作。第一架無人機用一個特殊的抓握裝置抓住門把手，然後將自己固定在光滑的玻璃門上。第二個無人機在門插入了一個鉤子然後抓住了附近的地毯，一旦把手轉動，就把門打開了。
儘管聽起來令人印象深刻，但FlyCroTug無人機仍然面臨著嚴重的侷限。他們目前的電池續航時間僅為五分鐘，這嚴重限制了可以做的事情。複雜和未知的環境也可能需要許多版本的無人機，其具有不同的附件和用於各種表面的錨定機制。但後者可能不是問題，這種飛行機器人制造廉價，並且可以作為成群的一次性無人機部署。
研究人員尚未開發出這種無人機的感測能力或AI能力，即使是半獨立執行，更不用說完全自動模式，無需人為控制。但Estrada認為，遠端操作方法對於此類技術的近期部署最有意義，“人類可以直觀地觀察房間並預測哪些表面可能適合連線到可行路徑。這肯定可以與一些低級別的自主權相結合，例如保持在一個位置或抓住一個手柄。”
本文為ATYUN（www.atyun.com）編譯作品，ATYUN專注人工智慧。
