科技| 麻省理工重新設計微型機械人 減少翅膀飛行時間延長100倍

[星島綜合報道] 受到蜜蜂的啟發，美國麻省理工學院（MIT）的機械人研究人員設計出新型昆蟲級飛行機械人，採用全新概念的翅膀系統，使其能夠飛行長達 1,000 秒，比以往類似機械人長 100 倍。

這些機械人重量不到一克，擁有振翅飛行的能力，不僅能延長飛行時間，還能提升敏捷度，甚至能夠在空中翻筋斗，並描繪出「∞」符號。此外，它們的平均飛行速度為每秒 11.8 吋（30 公分），比果蠅還快。

這些微型機械人意義重大，因為它們有望提供一種精確的人工授粉方法，能在多層倉庫內種植水果和蔬菜，大規模發展室內農業，減少對廣闊農田的需求。

此外，這些機械人還能協助蜜蜂進行關鍵的授粉工作。近年來，由於農藥影響和棲息地喪失，全球蜜蜂數量已減少數百萬甚至數十億隻。今年的一項調查顯示，美國 200 多名商業養蜂人報告，他們的蜂群平均損失超過 50%，經濟損失估計超過 1.39 億美元。

如何打造更優秀的「機械蜜蜂」呢？此前的設計使用了八片翅膀，分為兩組。然而，研究人員發現，這種翅膀排列方式在拍動時會互相擾動氣流，導致升力減少。研究團隊的新設計將翅膀數量從八片減少至四片，不僅提高了穩定性與升力，還騰出了更多空間，可容納額外的電子元件。

這些翅膀使用由彈性體層夾在碳納米管電極之間所製成的柔性致動器，並捲成圓柱狀——類似於人工肌肉。當這些「肌肉」快速收縮與延展時，就會產生機械力，使翅膀拍動。

重新設計後，這些人工肌肉在高頻率運動時所承受的壓力更小。此外，延長的鉸鏈能更好地承受拍翼帶來的壓力。每個機械人尺寸為 4 公分 x 4 公分（1.575 x 1.575 吋）。

這些改進使微型機械人一次可飛行長達 17 分鐘，速度比過去任何設計更快，還能完成身體翻滾和雙重翻轉動作，這意味著它們能夠有效執行預定飛行路徑並進行精確操控。

研究人員認為，這些微型飛行機械人仍有進一步改進的空間，例如利用新設計將飛行時間延長至 10,000 秒，在減少翅膀數量後的空間內安裝電池與感測器，並提升飛行精準度，使它們能夠精確降落並從花朵中央起飛。這些改進將使其在實驗室之外發揮更廣泛的應用，例如在垂直農場中進行機械授粉。

圖片：MIT News

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