这种难以破坏的无人机从刚性变为灵活

任何飞过任何类型无人机的人都会告诉你，迟早你会撞毁它。问题是你将如何做到这一点，以及无人机将在它发生后有多少功能。大多数飞行动物有点令人沮丧地没有这个问题：鸟类和昆虫偶尔碰到东西(或者一直是小虫子)，只要耸耸肩然后继续前进，这要归功于它们的生物设计，其中包括刚度和灵活性。现在，位于瑞士洛桑的EPFL的机器人专家 正依靠这些相同的品质来设计 一种极具弹性的四旋翼飞行器，这种四旋翼飞行器难以摧毁。

设计具有抗冲击性的无人机有三种主要策略。第一种是通过用无人机的框架或单独的螺旋桨护罩围绕螺旋桨来保护螺旋桨。大多数商用无人机都有这样的东西。通过这种程度的保护，你不太可能伤害到人，但由于道具保护是僵硬的，如果(我的意思是，当你)撞毁它时，你更有可能伤害无人机本身。

第二级 防撞保护是设计无人机，使其能够从碰撞中吸收能量，而不会破碎。一种方法是 通过使用柔性弹性耦合器来解耦无人机的框架。这会给你一个“柔软”的无人机，它在处理冲击方面非常有效，但它在飞行中也会变软，导致各种结构和稳定性问题。

我们在无人机中看到的最令人印象深刻的撞击保护水平是使用灵活的旋转笼子围绕整个物体的蛮力方法。飞行性能成为使用带保护笼的无人机的一个引人注目的商业案例，对于某些应用来说，它太棒了。但是，您可以支付罚金，因为笼子可以将无人机的整体尺寸增加60%以上，这意味着它可以更安全地碰到东西，但是你也更容易碰到东西。笼子也增加了质量，导致无人驾驶的无人机或远程飞行。

EPFL的想法是各种各样的妥协：他们设法制造了一架带有刚性框架的无人机，直到它撞到某个东西，此时它变得灵活：

这种设计的灵感来自昆虫的翅膀。为了飞行，昆虫需要具有高刚度的翅膀，但灵活性对于吸收冲击是至关重要的，并且黄蜂通过特殊的关节来完成它，使得整个机翼在碰撞过程中“可逆地揉皱”，正如EPFL研究人员解释的那样：

黄蜂翼展示双重刚度，即在刚性和柔软状态之间可逆转换的能力，其提供机械弹性而不损害飞行性能。黄蜂的翅膀包含一个灵活的resilin关节...这种设计允许翼尖在飞行期间(刚性状态)略微弯曲，但在碰撞(柔软状态)期间可逆地揉皱。如果双刚度行为受损......刚性机翼在碰撞过程中会发生严重撕裂。因此，该设计通过在碰撞期间有效地防止机翼过载而不影响飞行能力来提供碰撞弹性。

研究人员提出的四旋翼飞行器使用了一个灵活的框架，可以用磁铁锁定四旋翼飞行器的核心。当碰撞发生时，框架从磁铁上脱离，吸收碰撞的能量。一旦能量消散，弹性带将框架拉回原来的配置，磁铁再次卡在一起，你很高兴。

所提出的设计的独特之处在于框架在飞行期间是刚性的，但在碰撞期间软化。这允许结合刚性系统和软系统的优点：在飞行期间稳定性和对用户命令的快速响应，导致飞行性能等同于配备有标准刚性框架的无人机，以及像软系统那样的碰撞弹性。实验表明，无人机框架具有令人满意的生存能力，可承受大约50次碰撞，无永久性损坏。

作为EPFL智能系统实验室成员的研究人员表示，这样的方法对各种机器人都有用，而不仅仅是无人机。大多数机器人由于各种性能原因(例如精确度)而是刚性的，但是在不使用本质上柔软的材料的情况下在必要时灵活的能力可以用于抓握，移动或者仅仅作为人机交互任务的附加安全措施。

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