交通大學機械系劉義強副教授新加坡南洋理工大學、新加坡國立大學、南澳大學組織跨國研究團隊,成功研發撲翼飛行器,具有鳥類滑行、迅速避障的能力。其研究成果「高效撲翼無人機可以驟然阻止高速飛行而騰升」獲刊頂尖機器人研究期刊《Science Robotics》,於美東時間7月22日下午2點正式發布。

這項研究在新加坡進行實驗、台灣完成論文,並且在交大實驗室成功複製。團隊過去致力於研發更安全的無人機,以減少無人機對人群帶來的干擾與危險性;與傳統的四軸無人機相比,撲翼飛行器更安全、安靜,因為具有滑行、低速懸停和迅速避障(空中剎車)的能力,如同鴿子、燕子能在都市擁擠的環境中安全且安靜地飛行。

劉義強副教授表示,這項研究讓團隊了解飛鳥如何通過拍翼在高速飛行中急轉彎,以及如何在棲息前騰升或倒掛金鉤,「空中機動轉彎或騰升是重力、阻力和動態失速共同作用的結果。」劉義強副教授指出,拍翼機在空中剎車僅需低能耗,有別於一般四軸飛行器的剎車侷限。此外,團隊也透過實驗證實拍翼飛行的驅動比旋轉飛行更有效,解釋了大自然中飛鳥採用拍翼進行推進的原理。

「我們的目的是為研發出一種耗能低但能產生高推力的拍翼飛行器。」劉義強副教授說,研究重點著眼於拍翼機構設計,以減少摩擦能損和恢復拍翼因減速而耗損的動能。憑藉著高效率和高推力的拍翼機構,此優化的飛行器能夠執行機動飛行,也籍此機械鳥平台,能量化了鳥類飛行時的能耗。

四軸飛行器相較,仿生撲翼無人器能更安全且不喧嘩的進行監視任務。劉義強副教授說,團隊將持續探索飛行器的實際用例,下一步是使飛行任務自動化,並將其用於自主控制害鳥或害蟲,例如做為行動稻草人驅趕害鳥遠離耕地、食堂、居民區,以及在機場配以聲源或光源提高驅趕鳥類的效能,能大幅節省蟲害防治公司和機場運營商的人力。

劉義強副教授指出,仿生撲翼無人機也適用於室內,比四軸飛行器更利於對室內垂直農場進行授粉,因為撲翼推進可以在茂密的植物被中運行而不會切碎樹葉;反之,四軸飛行器的旋轉槳會像割草機般切碎樹葉,不僅對植物造成傷害,也有安全性上的疑慮,仿生撲翼無人機的開發,將能對未來農業帶來新契機。

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