此外,格森菲尔团队提出,该模块化技术还可用于制造其他复杂结构,例如可整体自由变形的机械臂,而不是现有的只能在固定数量关节处变形的机械臂。 这项研究代表了一种通用的技术,用以提升高度兼容性机器人和机械结构的性能——即柔性(Soft)。通过将传统柔性材料替换为新型模块化材料,从而获得更轻量、更易调控以及更低耗能的结构。 据 NASA 称,如果机翼在升降以及滚转时能够进行连续性变形(即保证机翼表面平滑),将非常利于提升空气动力学效率以及飞行敏捷性,atv,同时还能降低燃油消耗。鉴于燃油消耗对于航空公司的经济效益以及对于温室气体排放的重要影响,即便是极小的提升也能产生重大影响。 该新型可变形机翼的风洞测试结果表明,与传统机翼气动性能上旗鼓相当,在重量上却只有传统机翼的十分之一。 此外,该机翼结构包覆的“皮肤层”也增强了其性能。机翼包覆层由层叠的柔性材料片状结构构成,就像羽毛或者鱼鳞似的排列。当机翼弯曲变形时,层叠的鳞片能够依然能够相互横移并保持整体表面的平滑性。 最重要的是,模块化结构不仅提供了组装便易性,更提供了整体结构的拆解和重组的便易性。当组装结构不再服役时,可以将整体结构拆解成模块化零部件,并用于其他功能结构的再组装,实现重复利用。同样的,维修时只需替换损坏区域的模块即可进行修复。 杰尼特称:“巡检机器人可以随时发现损坏部件,并进行替换,十分有利于随时保持飞机 100% 无故障。” 据悉,风洞测试成功后,研究团队目前正对无人机进行可变形机翼技术的测试,并且初始测试结果十分令人满意。格森菲尔称,该技术初步或将用于小型自动化分机——超高效远程无人机,有望用于发展中国家向偏远地区投递医药用品。 致力于飞机精密运动控制的美国穆格公司(Moog Inc)技术总监贡萨洛·雷伊(Gonzalo Rey)称:“这种超轻、可调控的空气动力学结构以及飞行控制方法,开辟了飞行的全新领域。从根本上来说,数字化材料和模块化制造为突破传统以及创造新型结构提供了变革性的方法。” 更广泛地来说,这种模块化变形材料概念还可用于机器人部件、摩天大楼以及桥梁等建筑结构件,不仅能够提升使用性能及寿命,还能节省原材料以及方便拆解与重复利用。 空客公司的卢比埃认为,很多其他技术也能受益,例如风力涡轮机等。他说:“如果风车叶片能够实现现场组装,就能省去费时费力的运输过程,atv,同时提升整体性能,并且降低成本。” 参考:
Benjamin Jenett et al.Digital Morphing Wing: Active Wing Shaping Concept Using CompositeLattice-Based Cellular Structures, Soft Robotics (2016). DOI:10.1089/soro.2016.0032 (责任编辑:本港台直播) |