比回形针还轻的飞行器,有光就能自由飞!

面包板社区 2019-07-10 16:36



飞行器是全人类的热爱,其中又以仿生飞行器最为有趣。

最近,一款,哦不,一只命名为RoboBee X-Wing(蜜蜂机器人)号称史上最轻的自主飞行器,登上了6月27日的Nature杂志封面。




一直以来,做出质量超轻的微型昆虫飞行器是一项工程学挑战。主要是由于质量超轻就必须减小负重,这对设备必备的能量和驱动部分设计带来了挑战。


所以不少昆虫飞行器都是带“尾巴”的,采用非机载的有线电源的系绳飞行。比如下图这样的。



RoboBee X-Wing由哈佛大学的研究人员开发,是模拟昆虫制造的飞行机器人。重量很轻,259毫克,比一枚回形针还轻,体积也很小,翼展约3.5厘米。

最重要的是,它不需要额外电池或者引线供电。仅凭借太阳能电池,有光就能飞行。




上部是6块超轻的太阳能电池。可以提供120毫瓦电能。

中间是压电陶瓷转换器。

下面是控制与电能转换的电路。电路转换成200V高压脉冲,驱动压电陶瓷转换器,带动四对扑翼摆动。



当在适当的光线下,获得足够多的电能,RoboBee X-Wing 能完成起飞和悬停。




不过,RoboBee X-Wing依旧不完美。由于在正常日照下,目前的太阳能电池性能还不足与满足RoboBee X-Wing的需求,哈佛研究人员实验室使用了卤素灯(几倍于太阳光)来为这种昆虫飞行器提供能量。下图为飞行器实验拍摄。




也就是说,目前,RoboBee X-Wing只能在实验室中完美起飞和悬停。研究人员表示将进一步优化,真正实现自主飞行。

RoboBee X-Wing的更多细节:




RoboBee X-Wing的太阳能电池、扑翼系统和电路板




机翼的结构:




驱动电路:


图b是双向反激式转换器电路。VIN是输入电压,CIN是输入电容,QL是低位开关,DL是低位二极管,LP为变压器初级绕组,LS是变压器次级绕组,QH是高位开关, DH是高位二极管,VO是输出电压。



c完整电路,包括两个双向反激转换器,驱动两个压电陶瓷晶片。MCU中的ADC监视板A或板B的输出电压。然后将结果与期望电压V des比较,并对相应的开关产生脉冲信号。


论文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1322-0/




↓↓ 点击图片参与活动 ↓↓


------------------------

与工程师一起改变世 

面包板社区 面包板社区——中国第一电子人社交平台 面包板社区是Aspencore旗下媒体,整合了电子工程专辑、电子技术设计、国际电子商情丰富资源。社区包括论坛、博客、问答,拥有超过250万注册用户,加入面包板社区,从菜鸟变大神,打造您的电子人脉社交圈!
评论
热门推荐
相关推荐
我要评论
0
0