2021 年，一組來自中國的科學家設計了 RoboFalcon——一種受鳥類啟發(fā)的撲翼機器人，具有新設計的機制，可以驅(qū)動能夠飛行的蝙蝠式變形翅膀。雖然這種受生物啟發(fā)的機器人在巡航速度下表現(xiàn)良好，但它無法在沒有幫助的情況下以較低的速度飛行或起飛。

現(xiàn)在，同一組研究人員已經(jīng)升級了他們的設計。他們的工作發(fā)表在《科學進展》上，描述了 RoboFalcon 2.0，它結(jié)合了 800 克的機身和機翼中的可重新配置機制，可在一個翼拍中耦合拍打、掃掠和折疊。這種更復雜的機翼系統(tǒng)使 RoboFalcon 2.0 能夠在沒有幫助的情況下起飛，并以較低的速度保持飛行。

大多數(shù)以前的仿生飛行機器人都依賴于模仿昆蟲或蜂鳥式對稱懸停的單自由度 （DOF） 機翼運動學，而不是大型鳥類和蝙蝠使用的三個自由度運動學——簡單地描述為翅膀拍打、掃過和折疊。為了重現(xiàn)這些更復雜的機翼運動，該團隊使用解耦器的組合開發(fā)了可重新配置的機制，使拍打、掃掠和折疊 （FSF） 能夠在一次翼拍中發(fā)生。

“這些機制確保 RoboFalcon2.0 能夠使用腹側(cè)前拍打下沖程和收起向上沖程來產(chǎn)生升力和推力，即鳥式起飛。在拍打期間，還可以調(diào)整機翼后掠和折疊幅度以控制俯仰和滾動，“研究作者解釋道。

該團隊使用風洞實驗、模擬和真實飛行測試來分析設計的性能。風洞測試和模擬表明，增加機翼后掠角可以增強升力和俯仰動量，有助于起飛和俯仰控制。作者還表示，F(xiàn)SF 機翼運動的起飛和俯仰控制能力已通過他們的真實飛行演示得到驗證。

雖然新設計在逼真飛行機器人的工程上向前邁進了幾步，克服了自主起飛的障礙，但團隊相信未來可以進一步改進。他們說，需要尾部升降機才能在高速行駛時保持穩(wěn)定性，并且起飛時的能源效率低于昆蟲規(guī)模的機器人或真正的鳥類。他們還發(fā)現(xiàn)，RoboFalcon 2.0 的現(xiàn)實世界懸停能力因缺乏偏航控制而受到限制。

研究作者寫道：“這里提出的驅(qū)動機制在機械技術(shù)范圍內(nèi)更大程度地模擬了飛行脊椎動物低速飛行的運動學，并通過部署適當?shù)那夫?qū)動策略降低了姿態(tài)控制的復雜性。這使得使用腹前下沖程和收起上沖程的機器人撲翼起飛成為可能，為受鳥類啟發(fā)的機器人和鳥類運動研究提供了替代視角和方法。