太阳能驱动的形状可变折纸微型飞行器
机器人学
2023-09-14 v1
摘要
利用风来散布像种子和树叶般飘落的微型飞行器，有助于实现大规模传感器部署的自动化。在此，我们提出无电池微型飞行器，其可在空中改变形状以调节散布距离。我们利用双稳态叶状结构设计折纸微型飞行器，并揭示了一个重要特性：这些折纸结构形状的简单改变会导致两种截然不同的下落行为。当展开且平整时，微型飞行器呈现翻滚行为，增加风中的横向位移；当向内折叠时，其姿态得以稳定，从而实现受风影响较小的向下俯冲。为在两种形状间进行电子切换，我们设计了一种低功耗电磁驱动器，在太阳能电池供电下可在 25 毫秒内产生高达 200 毫牛顿的峰值力。我们在折叠的折纸结构上直接制造了电路，包含可编程微控制器、蓝牙无线电、太阳能收集电路、用于估算高度的压力传感器以及温度传感器。户外评估表明，我们的 414 毫克折纸微型飞行器能够在空中电子改变形状，在微风中飞行至多 98 米，并仅利用太阳能收集的电量通过蓝牙在至多 60 米外无线传输数据。
引用
@article{arxiv.2309.06725,
title = {Solar-powered shape-changing origami microfliers},
author = {Kyle Johnson and Vicente Arroyos and Amélie Ferran and Tilboon Elberier and Raul Villanueva and Dennis Yin and Alberto Aliseda and Sawyer Fuller and Vikram Iyer and Shyamnath Gollakota},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.06725},
year = {2023}
}
备注
This is the author's version of the work. It is posted here by permission of the AAAS for personal use, not for redistribution. The definitive version was published in Science Robotics on September 13, 2023. DOI: 10.1126/scirobotics.adg4276