柔中带刚：受节肢动物外骨骼启发的抗碰撞四旋翼飞行器

飞行机器人通常相当脆弱，在面对碰撞风险时需要保护外壳，而高复杂度和有效载荷降低是抗碰撞飞行机器人常见的问题。受节肢动物外骨骼的启发，我们设计了一种简单、开源、易于制造、带有软关节的半刚性结构，能够承受高速撞击。借助外骨骼，保护壳成为机器人主体结构的一部分，从而将其对有效载荷能力的损耗降至最低。我们的设计使用廉价部件（如竹签）和消费级3D打印机制作与定制，十分简便。成果是CogniFly，一款重量低于250克、可在高达7m/s速度下多次碰撞存活的自主四旋翼飞行器。除抗碰撞能力外，CogniFly易于使用Python或Buzz编程，搭载的传感器使其无需GPS或外部运动捕捉系统即可飞行约17分钟，具备足够算力在机载运行深度神经网络模型，并且设计上便于与自动换电池系统集成。该结构通过大幅降低损坏自身硬件或环境的风险，成为高风险活动（如在杂乱环境中飞行或强化学习训练）的理想平台。源代码、3D文件、说明和视频可通过项目网站（https://thecognifly.github.io）获取。