美科學(xué)家研制差動(dòng)齒輪 打造微型昆蟲(chóng)機器人

　　據美國物理組織網(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(chē)差動(dòng)齒輪百萬(wàn)分之一大小的新型差動(dòng)齒輪，可用于控制航空微型機器人的飛行，未來(lái)可用于監控環(huán)境危害、森林火災和其它對人類(lèi)帶來(lái)威脅的區域。

　　這項最新技術(shù)首次實(shí)現微型飛行器被動(dòng)地平衡空氣動(dòng)力，使它們的機翼能夠響應風(fēng)力、機翼?yè)p壞和其它實(shí)際中遇到的問(wèn)題。哈佛大學(xué)工程和應用科學(xué)學(xué)院研究生普拉瑟維-斯里薩拉(PratheevS.Sreetharan)是該項研究負責人，他說(shuō)：“這種新型航空微型機器人的動(dòng)力傳動(dòng)系統與兩輪驅動(dòng)汽車(chē)擁有共同的特征。兩者都是從一對輪子或者機翼提供驅動(dòng)力，但是我們設計的被動(dòng)航空失衡控制差動(dòng)齒輪(PARITy)僅相當于汽車(chē)差動(dòng)齒輪的百萬(wàn)分之一，只有5毫米長(cháng)，重量為0.01克，是汽車(chē)差動(dòng)齒輪重量的百萬(wàn)分之一。”

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

　　目前，多國的科學(xué)家正在積極研究探索廉價(jià)的航空微型機器人，使其未來(lái)可部署于搜尋和營(yíng)救操作，環(huán)境監控和探索對人類(lèi)有害的環(huán)境。為了成功飛行穿越無(wú)法預測的環(huán)境，航空微型機器人必須實(shí)現逐秒級狀態(tài)變化，通常昆蟲(chóng)飛行是通過(guò)協(xié)調一致地拍打翅膀，這一過(guò)程中運動(dòng)學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的基礎性原理很難理解。

　　斯里薩拉和同事羅伯特-伍德(RobertJ.Wood)認為，基于昆蟲(chóng)原理的航空微型機器人并不需要復雜的電子反饋線(xiàn)圈來(lái)精確控制翅膀的位置。伍德說(shuō)：“由于航空微型機器人機翼產(chǎn)生的扭轉力，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(lái)測定機翼的校準飛行速度，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，即使當航空微型機器人機翼的至關(guān)重要部分被移除，被動(dòng)航空失衡控制差動(dòng)齒輪(PARITy)的動(dòng)力傳動(dòng)系統也可產(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(dòng)齒輪驅動(dòng)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(chēng)，這種新型差動(dòng)齒輪可有效地調節飛行中產(chǎn)生的作用力，適宜與電子傳感器和計算機系統相結合。它將使現代航空機器人的質(zhì)量變得更小，其尺寸和重量更加接近于一些昆蟲(chóng)。