機器人蜜蜂：研究人員開發出全方位飛行機器人

在一個世界首次，華盛頓州立大學（WSU）的研究人員設計了一種名為Bee++的機器人蜜蜂，能夠在所有方向上穩定飛行，包括複雜的扭轉運動。這一在機器人領域的突破性成就，是由於創新的設計和複雜的控制算法的結合，具有多種潛在的應用，從人工授粉到環境監測和搜索救援工作。

Bee++原型機由四個碳纖維和邁拉爾翼和四個輕量化的執行器組成，每個執行器控制一個翼，代表著機器人領域的一個重大進步。它是第一個實現六個自由度運動的飛行昆蟲。由Néstor O. Pérez-Arancibia領導的團隊，於WSU的機械和材料工程學院的Flaherty副教授，發表了他們的研究成果在IEEE機器人學會刊，並在IEEE國際機器人和自動化會議上發表了他們的研究成果。

“研究人員已經嘗試開發人工飛行昆蟲超過30年了，” Pérez-Arancibia說。這些小型機器人的創造需要不僅是一個獨特的設計，也需要開發先進的控制器，以模擬昆蟲的大腦。”這是一種機器人設計和控制的結合，”他補充說，強調創造一個”人工大腦”對於這些小型機器人的重要性。

克服多個限制

WSU團隊的第一個創造是一個兩翼的機器人蜜蜂。然而，它的運動受到限制。為了克服這個限制，Pérez-Arancibia和他的博士生在2019年建造了一個四翼的機器人，足夠輕便以便起飛。機器人可以通過拍打翅膀以不同的模式來執行複雜的動作，包括俯仰和滾轉。

然而，加入yaw控制呈現了一個重大挑戰。”如果你不能控制yaw，你就非常有限，” Pérez-Arancibia說，解釋說如果沒有它，機器人就會失去控制，失去焦點，然後墜毀。他強調說，所有的運動度對於迴避動作或追蹤物體都非常重要。

從昆蟲中汲取靈感，團隊引入了一種設計，讓翅膀在一個傾斜的平面上拍打。同時，他們將翅膀拍打頻率從每秒100次增加到160次。”部分解決方案是機器人的物理設計，我們也發明了一個新的控制器設計——告訴機器人該做什麼的’大腦’，”他補充說。

在95毫克和33毫米的翼展下，Bee++比真正的蜜蜂大，目前只能在五分鐘內實現自主飛行。然而，這些限制並沒有阻礙團隊的士氣。他們正在開發其他類型的昆蟲機器人，包括爬行機器人和水上機器人。

Bee++的開發，是生物仿生和創新的價值的體現，得到了各個組織的支持，包括國家科學基金會，DARPA，WSU基金會和Palouse Club，通過WSU的Cougar Cage計劃。隨著這項開創性的工作，機器人的未來看起來很光明，充滿了更多突破性的發展的承諾。