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可自由組合隊(duì)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(wú)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(dòng)組裝成無(wú)人機(jī)的六邊形裝置。這項(xiàng)研究最大的成功就是這臺(tái)機(jī)器人完全不用控制，每個(gè)小型機(jī)器人自己就能決定如何在空中編隊(duì)。

機(jī)器人首先在地面隨機(jī)編隊(duì)后，再飛到空中。每個(gè)小型機(jī)器人上都配有3個(gè)全方向輪子，可以讓它向任何方向轉(zhuǎn)動(dòng)或行駛。比方說(shuō)，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(shí)，一臺(tái)機(jī)器人會(huì)按照一個(gè)圈旋轉(zhuǎn)，而其他機(jī)器人則會(huì)原地打轉(zhuǎn)。機(jī)器人身上的鎖扣會(huì)把它們連在一起，而紅外線光束則會(huì)在機(jī)器人之間傳遞信息。

一旦這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有的機(jī)器人都連在一起，無(wú)人機(jī)會(huì)停在原地，傳感器會(huì)進(jìn)行短暫的調(diào)整，隨后所有機(jī)器人的螺旋槳將同時(shí)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(shí)針旋轉(zhuǎn)，而另一半需要按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)所有機(jī)器人都飛上天，在空中盤旋時(shí)，每臺(tái)機(jī)器人會(huì)通過(guò)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(lái)感應(yīng)設(shè)備的傾斜情況。每臺(tái)機(jī)器人會(huì)通過(guò)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(huì)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(gè)既定高度，它們就會(huì)自動(dòng)分離，落到地上。由于每個(gè)機(jī)器人的螺旋槳存在轉(zhuǎn)矩，所以這些機(jī)器人無(wú)法單獨(dú)飛行。當(dāng)它們落地后，它們又會(huì)重新組合到一起，重復(fù)剛才的動(dòng)作。這項(xiàng)研究的關(guān)鍵在于解決了螺旋槳無(wú)人機(jī)任意編隊(duì)的控制問(wèn)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(gè)研究小組所制作的第二臺(tái)類似機(jī)器人，他們制作的第一臺(tái)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(guò)3D打印技術(shù)將CAD圖紙上設(shè)計(jì)變成實(shí)物。