科技

搭載太陽能板實現無線飛行

隨著技術提升與研究員不斷改良,我們可以看到美國哈佛大學 Wyss 研究所的微型飛行機器人 RoboBee 不斷“進化”,從 2013 年只會起降,到 2017 年學會如何游泳與潛水,如今研究員在這隻機械小蜜蜂裝上太陽能板,讓它進化成 RoboBee X-Wing,成功脫離有如牽繩的電源線,自由自在地飛翔。

(圖源:互聯網)

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雖然微型機器人叫做 RoboBee X-Wing,但它長得一點也不像蜜蜂,共通點大概只有一樣是兩對翅膀。

與先前的兩片翅膀設計相比,最新版本的 RoboBee X-Wing 版本有4片翅膀,是由兩個氧化鋁壓電致動器(piezoelectric actuators)驅動,重量約為90毫克,乍看之下從兩片翅膀增加到四片,聽起來好像沒什麼特別的,不過透過這項設計,RoboBee X-Wing 不僅能提高空氣動力學、將飛行效率提升 30%,也有不錯的推力重量比。

研究員 Noah T. Jafferis 指出,這使得團隊可在不增加動力情形下,將所需零件放到機器人上。

根據哈佛新聞稿,RoboBee X-Wing 身長 5 公分,重約 259 毫克,比迴紋針、甚至是一般昆蟲都還要輕,更號稱是最輕的機器人。其耗電量約為 110-120mW,為了讓微型機器人無線飛行,團隊也在機翼上方 3 公分處放置太陽能板,電子面板則放置在機翼下方,以維持平衡。其中電子面板主要是將太陽能電池產生的低壓訊號,轉換成驅動機器人的高壓訊號。

不過要在微型機器人上放置太陽能板並非易事,市面上最小的太陽能板約 10 毫克重,每毫克僅提供 0.76mW 電力,其實無法提供多少能量,因此團隊目前是用鹵素燈模擬約 3 個太陽的能量。

顯然縱使現在 RoboBee X-Wing 能自在飛翔,依然不能離開實驗室、親近大自然。
目前 RoboBee X-Wing 也只能飛行約半秒左右,飛行方向也僅限直線向上,不能轉彎更不能控制方向,但這已經是哈佛大學 6 年來的突破,未來團隊希望能降低機器人的電力需求,實際將微型飛行機器人帶出實驗室,讓 RoboBee X-Wing 能輕鬆地穿梭在建築物之間。

而微型飛行機器人也是科學家不斷探索的課題,先前美國華盛頓大學也有開發出體積跟蒼蠅差不多大的太陽能機器昆蟲 RoboFLy,主要用雷射供給電力,當雷射照射在 RoboFLy 太陽能板上時,可把原先 7 伏特的能源轉化成 270 伏特。
雖然這些微型飛行機器人距離商業化還有一大段距離,性能也遠遠比不上影集裡面那些殺人於無形、或是隱匿偵查的微型昆蟲,但隨著科技日新月異,未來某一天影集中的劇情也有機會成真◆

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