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可自由組合隊形的飛行機(jī)器人

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員近日展示了一種神奇的小型機(jī)器人，它們能夠自行組裝成多螺旋槳無人機(jī)，在空中飛行。

該校教授拉菲羅·丹德雷亞與研究生馬克西米里安和雷蒙德·昂聯(lián)手制作出這種能自動組裝成無人機(jī)的六邊形裝置。這項研究最大的成功就是這臺機(jī)器人完全不用控制，每個小型機(jī)器人自己就能決定如何在空中編隊。

機(jī)器人首先在地面隨機(jī)編隊后，再飛到空中。每個小型機(jī)器人上都配有3個全方向輪子，可以讓它向任何方向轉(zhuǎn)動或行駛。比方說，機(jī)器人事先被編好程序，尋找光照區(qū)域。當(dāng)機(jī)器人相互接近時，一臺機(jī)器人會按照一個圈旋轉(zhuǎn)，而其他機(jī)器人則會原地打轉(zhuǎn)。機(jī)器人身上的鎖扣會把它們連在一起，而紅外線光束則會在機(jī)器人之間傳遞信息。

一旦這個區(qū)域內(nèi)所有的機(jī)器人都連在一起，無人機(jī)會停在原地，傳感器會進(jìn)行短暫的調(diào)整，隨后所有機(jī)器人的螺旋槳將同時旋轉(zhuǎn)，將它們帶到空中。為了抵消扭矩，一半機(jī)器人的螺旋槳需要按順時針旋轉(zhuǎn)，而另一半需要按逆時針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)所有機(jī)器人都飛上天，在空中盤旋時，每臺機(jī)器人會通過慣性傳感器檢查是否存在傾斜和打轉(zhuǎn)的情況蘋果公司的iPhone和iPad也使用了相同的傳感器，來感應(yīng)設(shè)備的傾斜情況。每臺機(jī)器人會通過增減螺旋槳的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行輕微調(diào)整，避免傾斜和打轉(zhuǎn)。紅外線光束傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會讓機(jī)器人決定飛行方向和重心。

一旦所有機(jī)器人飛到了一個既定高度，它們就會自動分離，落到地上。由于每個機(jī)器人的螺旋槳存在轉(zhuǎn)矩，所以這些機(jī)器人無法單獨(dú)飛行。當(dāng)它們落地后，它們又會重新組合到一起，重復(fù)剛才的動作。這項研究的關(guān)鍵在于解決了螺旋槳無人機(jī)任意編隊的控制問題。

它不僅可以組合成環(huán)形或圓形等規(guī)則形狀，而且可以組合成任意形狀飛行。

這是這個研究小組所制作的第二臺類似機(jī)器人，他們制作的第一臺模型采用磁鐵將各組件組合在一起，用小型電子針進(jìn)行通信。而新一代機(jī)器人的花瓣式組合方式和紅外線數(shù)據(jù)傳輸則更為先進(jìn)。所有機(jī)器人全部通過3D打印技術(shù)將CAD圖紙上設(shè)計變成實物。