没有什么可以阻止这架无人机

使用鞘翅（一种受甲虫启发的翅膀）来自动矫正

原文作者 Michelle Hampson

图1 带有鞘翅的无人机

当生活把你击倒时，你必须重新站起来。当吸收了这句鸡汤字面意义的甲虫被打翻时，他们会利用坚韧的外部翅膀，即所谓的elytra（最近在游戏《Minecraft》中很有名），在短短的几秒钟内完成自动矫正。

图2 甲虫被打翻在桌子上

受到甲虫的启发，科研人员发明了一种带有人工鞘翅的自动矫正无人机。仿真和实验的结果表明，人工鞘翅不仅有利于把固定翼无人机从危险的位置救出来，而且还可以改善飞行器在飞行过程中的空气动力学。7 月 9 日发表于 IEEE Robotics and Automation Letters 上的一项研究对这项结果进行了描述。

Charalampos Vourtsis 是瑞士洛桑联邦理工学院智能系统实验室的博士助理，他参与了这项新的设计。他指出，包括瓢虫在内的甲虫已经存在了数千万年。“在那数千万年里，它们开发了几种生存机制，我们发现这些机制是现代机器人技术应用的灵感来源”。

他的团队对甲虫的鞘翅特别感兴趣，鞘翅就是甲虫著名的黑色斑点红色外翅。鞘翅下方是后翅，后翅是实际用于飞行的半透明附肢。当后背被抓住时，甲虫会用鞘翅来稳定自己，然后伸出腿或后翅，以便俯身和自动矫正。Vourtsis 的团队设计了使用类似技术的微型飞行器 (MAV)，但是带有执行器以提供自恢复力。 Vourtsis 解释：“与昆虫类似，人造鞘翅具有自由度，如果车辆翻转或倒置，它们可以重新定向”。

       科研人员测试了不同长度（11、14 和 17 厘米）和扭矩的人造鞘翅，以确定最有效的组合固定翼无人机的自动矫正能力，他们发现二者之中只有长度会影响性能。在平坦、坚硬的表面上，较短的鞘翅长度会产生不同的结果，但完美的成功率与更长的鞘翅相匹配。他们随即在 10°、20°和 30°的不同倾斜度和不同方向上测试较长的鞘翅，结果表明，除了最陡峭的一个位置，无人机在所有情况下都能够凭借鞘翅进行自动矫正。

他们还在人行道、粗沙、细沙、岩石、贝壳、木屑和草地这七种不同的地形上进行了测试。除了草地和细沙之外，无人机能够在以上所有地形完美地进行自动矫正。Vourtsis 指出，当前的设计是由广泛使用的材料和甲虫鞘翅的简单比例模型制成的，进一步的优化可能有助于无人机在这些更困难的地形上进行自动矫正。此外，他们惊喜地发现鞘翅在飞行过程中明显增加了升力，从而抵消了鞘翅本身的重量。

Vourtsis的团队希望从甲虫鞘翅的其他设计特征中受益。他解释说：“我们目前正在研究用于无人机在地面移动时（穿梭于灌木、石头和其他障碍物之间）保护折叠翼的鞘翅（与甲虫相同的机制），这能够使无人机能够凭借展开的大机翼进行长距离飞行，并在狭窄的空间中以紧凑的结构来保证安全着陆和移动。”。

原文来源：https://spectrum.ieee.org/tech-talk/robotics/drones/nothing-can-keep-this-drone-down