Bee++原型机拥有四个由碳纤维和聚脂薄膜制成的机翼以及四个控制每个机翼的轻型驱动器，是第一个能够在各个方向稳定飞行的原型机。Bee++完全实现了典型飞行昆虫所显示的六度自由运动，包括被称为偏航的扭转运动。
图片来源：华盛顿州立大学
在WSU机械与材料工程学院Flaherty副教授Néstor O. Pérez-Arancibia的带领下，研究人员在《IEEE Transactions on Robotics》上报告了他们的工作。Pérez-Arancibia也将在本月底的IEEE机器人与自动化国际会议上展示研究结果。
Pérez-Arancibia说，30多年来，研究人员一直在尝试开发人造飞行昆虫。它们有朝一日可以用于许多应用，包括人工授粉、狭小空间内的搜索和救援工作、各种环境中的生物研究或环境监测。但是，仅仅让微型机器人起飞和着陆就需要开发像昆虫大脑一样运作的控制器。“这是机器人设计和控制的结合。控制是高度数学化的，相当于你要设计一种人工大脑。有人称之为隐藏技术，但如果没有这些简单的大脑一切就都行不通。”
研究人员最初开发了一种双翼蜜蜂机器人，但它的运动受到限制。2019年，Pérez-Arancibia和他的两名博士生首次制造出了一个质轻到可以起飞的四翼机器人。为了进行俯仰或滚动的动作，研究人员让前翼在俯仰时以不同于后翼的方式拍打，让右翼在翻滚时以不同于左翼的方式拍打，从而产生扭矩，使机器人围绕两个主要的水平轴旋转。
能够控制复杂的偏航运动非常重要，没有这种能力的话机器人就会失去控制，无法专注于一个点，就会掉下来。“如果不能控制偏航，你就会受到极大的限制。如果你是一只蜜蜂，这是一朵花，但如果你无法控制偏航，你就会一直旋转而无法到达目的地。”拥有所有程度的运动对于规避机动或跟踪物体也至关重要。“这个系统非常不稳定，而且这个问题非常难。多年来，人们对如何控制偏航有理论上的想法，但由于驱动限制，没有人能够实现它。”
为了让他们的机器人以可控的方式扭曲，研究人员从昆虫那里得到了启发，移动了翅膀，使它们在一个倾斜的平面内拍打。他们还增加了机器人每秒拍打翅膀的次数——从每秒100次增加到160次。“部分解决方案是机器人的物理设计，我们还发明了一种新的控制器设计——大脑，告诉机器人该做什么。”
Bee++的重量为95毫克，翼展为33毫米，仍然比重约10毫克的真正蜜蜂大。与真正的昆虫不同，它一次只能自主飞行约五分钟，因此它主要通过电缆与电源相连。研究人员还致力于开发其他类型的昆虫机器人，包括爬行机器人和水黾机器人。
Pérez-Arancibia在南加州大学的前博士生Ryan M. Bena、Xiufeng Yang和Ariel A. Calderón共同撰写了这篇文章。这项工作由美国国家科学基金会和DARPA资助。WSU基金会和Palouse俱乐部通过WSU的Cougar Cage计划也提供了支持。
文章来源：华盛顿州立大学官网