美國華盛頓大學研究人員開發出一種小型機械人設備，可在下降過程中通過摺疊形式來改變它們在空中飛行的方式。研究成果發表在新一期《科學·機械人》上。
論文截圖
這種微型飛行器重約400毫克，大約是一枚釘子重量的一半。當從40米高的微風中掉落時，可飄行一個足球場的距離。每個設備都是無電池設計，僅有太陽能收集電路和控制器，以觸發半空中的這些形狀變化。它們還攜帶了機載傳感器，以在飆升時測量溫度、濕度和其他條件。
展開狀態的微型飛行器。圖片來源：華盛頓大學
研究人員稱，摺紙技術為微型飛行器開闢了新的設計空間，將來自樹葉幾何圖案的靈感與能量收集和微型執行器相結合，飛行器就能模仿不同樹葉在半空中的飛行。在展開的平面狀態下，摺紙結構在風中混亂地翻滾，類似於榆樹葉；但是切換到摺疊狀態就會改變它周圍的氣流並實現穩定的下降，類似于楓葉落下的方式。這種高能效的方法，可對微型飛行器的下降進行無電池控制。
團隊表示，這些飛行器系統解決了幾個設計上的難題，如足夠堅硬，以避免在發出信號之前意外過渡到摺疊狀態；又比如狀態之間能快速轉換，設備的板載執行器只需大約25毫秒即可啟動摺疊；它們還能在不受電源束縛時改變形狀，功率收集電路利用太陽光即可提供能量。
目前微型飛行器只能向一個方向過渡——從翻滾狀態到下降狀態，但允許研究人員同時控制多個微型飛行器的降落。未來該設備將能夠在兩個方向上過渡，也將支持在湍流風條件下更精確地着陸。
