无电池机器人可在半空中自动变形

美国华盛顿大学研究人员开发出一种小型机器人设备，可在下降过程中通过折叠形式来改变它们在空中飞行的方式。研究成果发表在新一期《科学·机器人》上。

这种微型飞行器重约400毫克，大约是一枚钉子重量的一半。当从40米高的微风中掉落时，可飘行一个足球场的距离。每个设备都是无电池设计，仅有太阳能收集电路和控制器，以触发半空中的这些形状变化。它们还携带了机载传感器，以在飙升时测量温度、湿度和其他条件。

研究人员称，折纸技术为微型飞行器开辟了新的设计空间，将来自树叶几何图案的灵感与能量收集和微型执行器相结合，飞行器就能模仿不同树叶在半空中的飞行。在展开的平面状态下，折纸结构在风中混乱地翻滚，类似于榆树叶；但是切换到折叠状态就会改变它周围的气流并实现稳定的下降，类似于枫叶落下的方式。这种高能效的方法，可对微型飞行器的下降进行无电池控制。

团队表示，这些飞行器系统解决了几个设计上的难题，如足够坚硬，以避免在发出信号之前意外过渡到折叠状态；又比如状态之间能快速转换，设备的板载执行器只需大约25毫秒即可启动折叠；它们还能在不受电源束缚时改变形状，功率收集电路利用太阳光即可提供能量。

目前微型飞行器只能向一个方向过渡——从翻滚状态到下降状态，但允许研究人员同时控制多个微型飞行器的降落。未来该设备将能够在两个方向上过渡，也将支持在湍流风条件下更精确地着陆。