美国加州大学伯克利分校开发出世界上最小的无人机

    美国加州大学伯克利分校的研究人员开发出了他们所称的世界上最小的无人机——一种仅重21毫克、无需电池、完全由磁场供电的设备。根据Yanko Design最近的一份报告,这种昆虫大小的飞行机器人的重量约为蜜蜂的三分之一,直径仅为0.9厘米,比之前任何飞行微型机器人小三倍多。

    这款微型无人机采用独特的双磁体系统,既可用作推进装置,又可用作飞行控制器。当受到外部施加的磁场时,这些磁铁会旋转以产生升力,而精确的转向则通过调整磁场的强度和方向来实现。这与依赖电池、马达以及螺旋桨或挥动装置的常规无人机设计有很大不同。
 

    加州大学伯克利分校的研究人员魏悦(Wei Yue)和林立伟(Liwei Lin)开发了这种方法,有效地解决了微型机器人领域最持久的挑战之一:电源。传统电池对于昆虫级飞行来说太重了,即使是最小的电池也会给这种小型平台增加过重的重量。

    通过外部磁场推进消除机载电力储存,为微型机器人开辟了新的可能性。通过将电源转移到外部系统,研究人员创造了一种完全无线的微型无人机,能够在狭窄空间内悬停、定向移动和导航。

    这款微型无人机直径为 0.9 厘米,重量仅为21毫克,在飞行微型机器人领域远远胜过其最接近的竞争对手。这种极端的微型化不仅仅是一项学术成就——它有可能使机器人系统能够进入以前无法到达的环境。



    伯克利微型无人机的功能表明,它可应用于各行各业。就像蜜蜂为花朵授粉一样,该机器人可以精确地接触小目标,这一功能对于人工授粉、环境监测或狭小空间内的搜救行动非常有用。

    微型无人机体积小巧,可使其在通风系统、倒塌结构、管道网络甚至复杂机械内部等密闭环境中导航。然而,目前的模型仍然依赖于强大的外部磁场,这种磁场在实验室条件下相对容易产生,但在现场部署时却存在重大挑战,这一特质目前限制了与受控环境之外的实际应用。


    加州大学伯克利分校的研究团队已经开始探索进一步的微型化,目标是实现亚毫米尺寸,这样较弱的电磁场(甚至可能是无线电波)就可以为飞行提供足够的能量。研究人员还在考虑群体应用,数百个微型无人机可以像昆虫群落一样协调,通过集体行为而不是个体能力完成复杂任务。

    这并不是伯克利大学首次涉足仿生机器人领域。该研究小组之前曾开发过受蟑螂启发的机器人,能够在障碍物下导航并承受压力,以及能够形成类似成群昆虫的连接关系的协作微型机器人。这个最新项目的独特之处在于其非常简单——没有传感器、线路或电池——只是巧妙地应用了磁性原理