为啥鸟扇两下翅膀就能飞起来,而我扇胳膊就纹丝不动呢?

痴迷于各式飞行器的我,一直忘不了十多年前第一次观看《天空之城》后的那份震撼。

其中留给我印象最深的,既不是空浮都市拉普达,更不是那台伫立在三鹰之森吉卜力美术馆屋顶的机器人兵,而是空贼团伙“朵拉一族”的“鼓翼机”。

看到这帮空贼驾驶着“鼓翼机”飞掠在原野之上,我甚至也能感到阵阵烈风扫过面颊。

这种上下扑腾翅膀的飞行方式,既熟悉又陌生。熟悉的是很多昆虫和鸟类都是这么飞行的,陌生在于几乎没见过什么人造飞行器是“扇着翅膀”飞起来的……

扑翼飞行

想飞起来不容易

通过扇动翅膀飞翔,称为“扑翼飞行”。不只是《天空之城》,由弗兰克·赫伯特创作的科幻巨作《沙丘》系列中也出现了扑翼飞行器的设定。

扑翼飞行已然在各种虚构作品中风生水起,而回归现实,却还停留在各种高精尖的实验项目中

2019年发表于Nature的一篇论文,《柔软人造肌肉驱动的微型机器人的受控飞行》,团队开发制作了一种扑翼飞行的机器人 | Nature.com

想象一下,某天你坐上飞机,起飞时机翼突然开始上下扇动起来,就算系着安全带估计都会颠个七荤八素。客舱服务?不存在的;卫生间也别想去了,一路从头憋到尾……

其实大自然里的飞行能手也不会时时刻刻扑腾翅膀。特别是体型较大的鸟类,一般都是扇几下翅膀(振翅飞行),然后展翅翱翔,借助上升气流“御风而行”。

对于大体积的生物来说,扑翼飞行非常消耗能量。单从这个角度看,人造飞行载具还是采用固定翼更为经济。

但当我们逐渐缩小空间尺寸,到达一定程度时,扑翼飞行就要逆袭了。

蜂鸟、昆虫,这些娇小的动物,飞行时基本处于高频率的振翅状态。它们给人的第一印象就是灵巧、自由

它们善于在很小的空间内闪转腾挪,而且体积小巧又没啥噪音,非常适合运用在一些微型飞行器的设计思路中。

从上世纪90年代开始,很多国家都成立了专门的研究机构,投入大量经费,研究开发这类微型飞行器。

产业级的扑翼机丨Wikipedia.com

扑翼飞行技术目前已经可用于军事任务、环境勘查、救灾探测等专业领域了。但在消费级市场却经历很长一段空白期。

若是能拥有一只模型小鸟,时不时能在头顶盘旋,飞至远处又能招之即来挥之即去……那每逢周末节假,出门转转的兴致是不是更高了呢?

仿生学

一个极为复杂的工程

让翅膀扑腾起来,只是第一步,这不算太难,电池+马达就能做到。可飞起来以后怎么办呢?如何控制姿态,怎样闪避障碍?如何实现昆虫、蜂鸟般的高机动性?

一旦离开地面,飞行器就会面临极其复杂的气流条件,需要迅速整合海量的数据信息,并及时在翼端反馈——朝哪飞?如何稳定姿态?怎么避开障碍……一连串问题排队等着工程师来解决。

过去,扑翼飞行在消费级领域一直是空白,投入成本实在得不偿失。好在这一连串的技术已经积累了二十多年,终于出现了玩具类的遥控扑翼飞行器。

前几天,我们就体验了一把这只汉王推出的“仿生学鸟型扑翼飞行器”。这不断扇动的翅膀,还真能让人产生一种这是只真鸟的错觉。

翅膀由两张呈X状交叉的翼面组成,内部三枚齿轮实现了从马达到扑翼的传动。

想要通过扑翼飞起来,首先机身得很轻巧,这只飞行器全机净重仅16克,差不多就是两三张A4打印纸的质量。(果壳商店有售,现在戳图即可带走体验

但要在复杂气流环境下实现飞行控制,又离不开大量传感器。汉王在这16克的机身里,塞入了红外测距传感器、六轴陀螺仪、气压计、方向感知等4套传感器!

额头部位是红外传感器;尾舵安置了陀螺仪

把这些烦人的术语翻译成人话就是,这只鸟可以在飞行过程中实现前方避障、稳定姿态、定高飞行以及一些特定表演动作

有了这些技术加成,操控方面可以说是非常轻松。

飞行器配备了一个小巧的单手遥控器,预设了十拿九稳的飞行模板:左、右盘旋,“8”字飞行,足够你拍小视频显摆一番了!

想挑稍微寻求一点挑战也没问题,摇杆4个方向对应6种功能,足够你玩出各种花样。

想要驾驭它,技巧就是冷静。要注意前推摇杆不但会加速还能高飞,如果在室内玩耍千万别一直推到顶。

一旦发现有失控苗头,就放开摇杆。飞行器本身具备定高飞行的功能,拿着遥控器啥都不干也能正常巡航。

头部的红外测距仪能帮助飞行器避开前方障碍,遛上一阵,开启自动盘旋就能放松一下。

拿到飞行器,除了本体和遥控器,还有两块锂电池和充电器以及一本说明书。充满电量,一块电池支持10分钟的续航

起飞很简单就像扔纸飞机,按下遥控器的扳机,翅膀扑腾起来就扔出去,可以持续自动飞行,直到你开始发出指令。

最大飞行高度为30米,差不多10层楼高,我一般飞到那么高时就能明显感到肾上腺素的分泌——兴奋甚至隐隐发抖。

如果飞行高度很低,遥控半径在80米以内,不过城市里一般很难找到这么宽广的飞行领域,亲测超过20米就会产生一种刺激感,但看着它安然飞行则又会归于平静。

盘旋、掉头、俯冲……巧妙使用摇杆,能实现各种特技表演花活儿!

建议大家在空旷场地“遛鸟”,室内空间如果足够大也可以起飞,机身轻巧,速度也不是很快,碰撞到身上一般不会发生危险。

如果室外风力达到3级或以上,就收起来吧,容易被吹飞!

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