自给自足的机械鸟 能够在飞行中自行充电
2013-10-17 11:01:00   来源:PHYS.ORG
内容摘要
机械鸟的体重轻体积小,能够进行多种环境监测任务,但是唯一不足就是充电时间较长,近来,美国科学家解决了该难题。克拉克工程学院研究小组研发并演示了一种新型Robo Raven 微型空中飞行器,新型机械鸟的翅膀安装了太阳能电池板,可以利用太阳能进行充电。

小小的机械鸟能够出色完成环境监控和实施监督等任务。但是机械鸟目前仍有一个缺点,就是需要充很长时间的电才可以在空中飞翔。因为机械鸟的体重轻体积小,所以安装的电池也非常小,因此仅能维持机械鸟在空中飞行数分钟。

美国马里兰大学的S.K.Gupta教授和Hugh Bruck教授以及其马里兰机械中心的学生目前正在对电池进行改良,希望能够延长机械鸟的飞行时间,使其在飞行过程中能够反复充电,无需人工充电。克拉克工程学院研究小组研发并演示了一种新型Robo Raven 微型空中飞行器,新型机械鸟的翅膀安装了太阳能电池板,可以利用太阳能进行充电。

然而,太阳能电池板提供的能量还不足以让第三代Robo Raven在空中飞翔,因为太阳能提供的电力约为3.6瓦特,而Robo Raven飞行时需要约30瓦特的电量,而当机械鸟静止不动时就能够有效地对电池进行充电。

Gupta教授表示,研究开发小组设想Robo Raven机械鸟能够一直飞到“远离文明”的地方,在长途飞行任务中能够“自给自足”。

Robo Raven宽大的翅膀表面能产生足够的太阳能电力,研究小组决定为其安装易弯曲的太阳能电池。机械鸟所收集到的太阳能将转化为电力为电池充电。

Robo Raven研究小组的一名机械工程学博士生Luke Roberts表示:“因为机械鸟的能源来自太阳,所以这种多功能翅膀能延长机械鸟在空中的飞行时间、加快飞行速度、更加独立的飞行。”

Gupta表示,可弯曲的太阳能电池板的底层材料与上一代的Robo Raven使用的材料有所不同,这也就意味着研究小组需要重新设计飞行器的翅膀,开发出一种全新的叠加制造方法来制造翅膀。

他说“我们仍要对太阳能电池的功效和电池能量密度进行改进,使第三代Robo Raven的电力更加持久。但是目前值得令人兴奋的就是第三代Robo Raven已经能够同时利用太阳能电池和蓄电池进行飞翔。我们已经取得了该阶段的成功,而接下来的增加电力效率就显得相对简单得多。”

 Gupta在改进可拍动翅膀机械鸟的研究上耗费了近十年的时间。他的研究小组曾在2007年首次成功展出翅膀可拍动的机械鸟。Robo Raven自此成为世界上首个翅膀可拍动、能够独立编程的微型飞行器。

 

科学家使用3D打印机制造“终结者机械手臂”

据英国新科学家杂志报道,它看上去如同科幻电影道具,事实上是未来新款人体假肢。目前,3D打印机可以制作透明塑料质地的日常生活用品,因此我们能够十分详细地掌握其如何运行,这种精致的3D打印假肢就是一个典型的例子,它在伦敦科学博物馆3D打印展览会上展出,是此次展出600多件3D打印物品之一。

这款“终结者手臂”是由英国诺丁汉大学附加制造和3D打印研究学会主管理查德-海格(Richard Hague)设计的,他和学生们展示了3D打印机如何制造这种结实的假肢,以及可移动关节和微妙传感器——类似螺旋形状的金属触摸传感器。

海格说:“这是一个实物模型,其电路能够探测到温度,感触到物体,以及控制手臂运动。3D打印技术赋予我们任意制造复杂、最佳外型的设计,我们的研究旨在聚焦打印电子、光学以及实现生物学功能。”

3D打印技术将满足之前不能负担购买假肢的伤残群体,例如:南非设计师理查德-范(Richard Van)倡导的嵌入式“机械手”项目,旨在打印廉价、塑料定制化假肢,尤其适用于那些缺少手指,或者天生手指或脚趾残疾畸形的人群。

 

真实“钢铁侠” NASA打造机械外骨骼

据国外媒体报道,真实版的“钢铁侠”可能真在要在太空出现了,美国宇航局的工程师Roger Rovekamp近日演示了最新机械外骨骼X1的全新设计,未来将用于空间站内宇航员行走任务,如果该装置用于生活中,将是一个完美的行走辅助装置,显然在失重环境下这套机械外骨骼装置可以为宇航员提供酷似“超人”的力量。

“钢铁侠”托尼•斯塔克拥有惊人的力量,现实生活中研究人员也正在研制可提高人类力量的辅助机械装置,借助高科技技术,未来宇航员将变成为真实版的钢铁侠。

 

机械臀部表达情绪

传统机械人感觉总是硬梆梆,日本一名大学生发明的机械臀部有着软绵绵的外层,也许会给人焕然一新的感觉;这个外形神似的机械臀部还能表达各种情绪。

或许这个机械臀部的功能在日本机械人范畴中属于没有创意的一类。其外观跟实物相似,亦因而更能吸引人们注意。据介绍,它是可以传达情感的机械人,能表达恐惧、快乐和放松的情感。

机械臀部的发明者是日本电气通信大学24岁的硏究生高桥,他表示:“我想利用臀部来反映恐惧、快乐和放松的情绪,它在不同的手部触碰下能作出不同的情绪反应。”

硏究员之所以选择臀部来发展这项技术,是因为臀部所展现的动作比较大,表达情绪时会较为清楚和明显。当机械臀部被拍打后会出现颤抖状态,此时它表现的是害怕情绪;被抚摸时会鼓起来,是高兴的表现;缓慢移动方式则表示正处于放松状态。机械臀部最上层是硅树脂皮肤,下层为海绵组织,最底层藏有臀肌促动器,也就是人工肌肉,而它就是依靠充气或放气来展示不同情绪。机械臀部还安装了内置的麦克风,它可以侦测触摸、轻揉及拍打等不同动作的拍打声,从而作出相对的反应。自给自足的机械鸟 能够在飞行中自行充电  科技世界网

机械臀部藏有臀肌促动器,也就是人工肌肉,可充气或放气。

 

电子皮肤助力机器人

据物理学家组织网的最新报道,美国加州大学伯克利分校工程师用一种柔韧灵活的塑料,首次创造出一种薄薄的电子皮肤,又称e-皮肤。当触摸它时能立即发光,而且压强越大,它发出的光越明亮。这一成果有望让机器人拥有更加真实的触感。

在应用方面,研究人员认为,新型e-皮肤除了能给机器人带来更精微的触觉,还能用于制造像壁纸之类的设施,兼作触摸屏显示器、仪表板压层材料等,让驾驶员只需挥挥手就能调节控制键。王川说:“还可以把e-皮肤设计成绷带,作为健康监控器套在手臂上,持续检查血压和脉搏速率。”目前,研究小组正在设计能对温度、光线和压力起反应的e-皮肤传感器。

据介绍,MEMS传感器是系统级封装解决方案,具有高分辨率、低功耗和尺寸紧凑等诸多优点,完全不同于主要利用硅的电性质的半导体芯片。业内人士表示,MEMS传感器可以给手机、MP3/MP4 播放器、PDA或游戏机控制器上增加一个直观的人机界面,使人的动作与安装MEMS传感器的设备实现互动。

目前消费电子厂家正在寻找微型、低廉、低压、低功耗的MEMS传感器。据悉,纤薄设计是手机、MP3和MP4播放器以及便携PC机等电池供电产品的发展趋势。当前,多轴传感器已成为消费电子设备的必备配置,这让消费者能够从任何物理位置激活任何功能。而在便携产品中,还没有固定的MEMS传感器应用参考框架。此外,消费电子产品的生命周期越来越短,这也要求产品设计人员能令MEMS快速无缝地集成到最终应用中去。

中证报消息,电子皮肤的发明无疑会助力传感器市场的发展,再加上有媒体报道苹果公司日前显示出对3D传感器业务的青睐,且村田制作所又宣布将发力MEMS传感器市场,预计传感器领域将迎来发展大潮,A股市场中涉及传感器业务的公司有汉威电子、苏州固锝、中航电测及通富微电等。

 

接近人类肢体的仿生机械腿

机械手臂它能够读取肌肉上的信号,从而控制手臂的开关和动作。最近,一款更“智能”的仿生机械腿被媒体争先报道,因为它行动起来十分接近人类的肢体。

2009年的时候,Zac Vawter因为一场交通事故而被截掉右腿,并穿上了行动不便的义肢。从去年开始,他穿上了一款由大脑和神经协同控制的“智能”假腿,在行动方面得到很大的提升:“在不需要特殊的培训或者技巧下,它能够让我像正常人一样走动,上下楼梯都没有什么问题。”

当Vawter想着移动他的大腿的时候,大脑会发出一些信号,沿着脊髓传到肌肉部分。这时候,机械腿通过电极把肌肉里面的信号收集起来,借助复杂的识别软件处理这些信号,并按照Vawter的意愿动起来。由于原型只有一个,因此Vawter平时不能把它穿回家的。

该项目是由芝加哥康复研究所主导,项目负责人Levi Hargrove表示团队正在努力改进产品。因为他们十分清楚任何的失灵都有可能导致穿戴者跌倒,并引起极严重的后果,所以他们会积极的根据Vawter的反馈进行调整和改善。

据介绍,这个机械腿正在做最后的临床测试,芝加哥康复研究所希望它能够在3-5年内投放市场。至于价格方面,机械腿的售价在2万美元到12万美元之间,Hargrove表示会利用更先进的技术把成本降下来。