國內(nèi)首創(chuàng)兩棲無人機(jī)！上天入水一秒切換，還有神奇“仿生”配件

作者｜fanfan

來源｜極果編輯部

說起無人機(jī)，大家一直以來的固有思維就是：這玩意兒只能在天上飛，并且要避開河面、大海等處，畢竟它不防水，要是不小心撞到什么，再彈進(jìn)水里就只能壯烈“犧牲”。

難道無人機(jī)真就不能入水遨游嗎？現(xiàn)在，就帶大家開開眼！

日前，北京航空航天大學(xué)生物力學(xué)與軟機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造了一個(gè)新型無人機(jī)。這家伙看起來跟其他四軸無人機(jī)差別不大，飛行原理也都類似，不過它有一個(gè)絕招，就是既可以在空中飛，也可以在“水下游”，并且能做到兩種場景無縫轉(zhuǎn)換。

老實(shí)說，無人機(jī)見過不少，但能水中遨游的，極果君還是第一次見。

如此一來，大大增加了無人機(jī)的實(shí)用性。

為了泡水不報(bào)廢，這架無人機(jī)是完全防水的。從目前經(jīng)驗(yàn)來看，無人機(jī)防水一般都是采用防水膠、防水密封圈、ES672防水泄壓膜等相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)整體性密封，從而達(dá)到防水效果。

但要下水，光外殼防水還不行，需要在裝置設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)。

因此，該無人機(jī)還具有一套自折疊螺旋槳，直徑為170mm，當(dāng)在水下以較低速度運(yùn)行時(shí)會(huì)自動(dòng)折疊，折疊后直徑為85mm，方便在水下行動(dòng)自如。前面說了，該無人機(jī)可以無縫轉(zhuǎn)換使用場景，當(dāng)從水中過渡到空中時(shí)，螺旋槳會(huì)自動(dòng)延伸出來。

為此，研究人員優(yōu)化了無人機(jī)的性能，并重復(fù)進(jìn)行多次試驗(yàn)，當(dāng)無人機(jī)從水面浮出時(shí)，浮力迅速下降。此時(shí)，螺旋槳在水下提供足夠的推力，在空中加速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生足夠的能量，用推力把整個(gè)機(jī)器人拉出水面。

整個(gè)無人機(jī)從水面到空氣的過渡大約在三分之一秒。在測(cè)試期間，該無人機(jī)在大約二十秒內(nèi)連續(xù)進(jìn)行了7次水/空轉(zhuǎn)換。

飛行場景解決后，下一步就是如何做到持續(xù)飛行。與大部分電子設(shè)備一樣，機(jī)器人的自主能力往往受到電池容量的限制，對(duì)于依賴四個(gè)電動(dòng)馬達(dá)持續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而保持高空飛行的無人機(jī)來說，亦是如此。

為了大幅增加無人機(jī)的續(xù)航距離，并在往返任務(wù)地點(diǎn)時(shí)能節(jié)省電池電量，研究人員以生物界中的魚為靈感來升級(jí)無人機(jī)。

眾所周知，魚最大的特點(diǎn)是頭上有一個(gè)吸盤，吸盤表面覆有一排排成列的薄片脊，這些薄片脊可以形成較小的吸力隔間，通過肌肉收縮來擴(kuò)展，幫助自身吸附在其它水下生物身上遠(yuǎn)游和索食。由于搭上了“順風(fēng)車”，所以自身能夠很好保存能量。

在進(jìn)一步研究后，團(tuán)隊(duì)制造出了“人工版”的魚吸盤。

該吸盤安裝在無人機(jī)頂部，由軟性材料組成，當(dāng)里面注滿水時(shí)材料就會(huì)膨脹，形成一個(gè)密閉的空間，擁有強(qiáng)大的吸力。得益于該吸盤，無人機(jī)能附著于各種物體，即便是不完全平坦的表面，或比吸力裝置表面積更小的物體，都能輕松吸附。

最終，只需要為所謂的“吸盤”提供一小部分動(dòng)力，無人機(jī)就能附著在各種物體甚至可移動(dòng)水下生物的表面，以此來像魚那樣長距離行駛。這種方式，也使得無人機(jī)的電池消耗最小。

躍出水面時(shí)，也能快速吸附在其它物體上，例如光滑的巖石，穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)不掉落。

同樣的吸附過程也能在空中完成，不過即使像滑翔機(jī)這樣慢速的東西，其最低速度也有每小時(shí)40英里，所以將無人機(jī)成功連接到另一架飛機(jī)的挑上，將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。比起這，可能無人機(jī)在高層建筑上難度更低，屆時(shí)關(guān)閉電機(jī)，只需為傳感器和攝像頭供電，以此進(jìn)行測(cè)量和其他數(shù)據(jù)收集。

雖然目前還有許多細(xì)節(jié)不夠完善，但不可否認(rèn)，它的出現(xiàn)像大眾展現(xiàn)了一種全新的思路和技術(shù)解決方案，其廣闊的前景仍然令人期待。

有趣的是，得益于無人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，無人機(jī)不僅能在水下遨游，還擁有“十八般武藝”。

去年年底，斯坦福大學(xué)的工程師受獵鷹爪子啟發(fā)，開發(fā)出了一種名為SNAG的智能機(jī)器爪，可以使無人機(jī)能夠在復(fù)雜的表面起飛和降落，并捕捉空中的物體。尤其是能停留在樹枝上，牢牢扣住不抖動(dòng)。

更早之前，某國外公司還發(fā)布了一款名為Pegasus的無人機(jī)，該無人機(jī)具有兩種形態(tài)，既可以在天上飛，又可以在地上滑行，當(dāng)遇到地面障礙物時(shí)，還會(huì)通過跳躍飛行來躲避，非常智能。

以上這些還只是“單打獨(dú)斗”，事實(shí)上無人機(jī)還可以群體出行。前段時(shí)間，浙江大學(xué)搞出了一群微型智能無人機(jī)，能保持方形編隊(duì)在樹林中飛行，途中自動(dòng)規(guī)避障礙，精準(zhǔn)規(guī)劃出路線，像鳥兒一樣靈活穿過樹林。

從以上這些創(chuàng)新設(shè)備可以看到，當(dāng)下無人機(jī)技術(shù)路線是比較明顯的，通關(guān)過各種軟硬件開發(fā)飛控和避障系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)一定的自主化。未來無人機(jī)不僅可以在空中飛，還能地上跑、水里游，并且成群結(jié)隊(duì)貢獻(xiàn)力量。

應(yīng)用于生活中時(shí)，有了這些無人機(jī)，在火災(zāi)等搜救場景中能夠更好實(shí)現(xiàn)搜救目標(biāo)，減少搜救人員風(fēng)險(xiǎn)；在地形勘探中，也可以快速對(duì)人員無法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行建模。總之，實(shí)用性非常高。希望未來有一天，能見證這些創(chuàng)意無人機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用。

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