撞墙不减速、撞完还能飞：ETH Zurich造出“会变形”的无人机

新型防碰撞无人机撞上障碍物后能弹开，且不损失速度和灵活性。

其环形框架在撞击时会侧向弯曲，但在垂直方向保持刚性，以维持飞行所需的作用力。

苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员开发了FlexiQuad，这是一种柔性四旋翼无人机，旨在承受碰撞的同时保持在空中飞行。

与传统依赖刚性框架的无人机不同，这一新设计采用可变形结构，通过改变形状来吸收冲击。
尽管机身具有柔性，FlexiQuad仍能保持稳定飞行、达到高速并完成敏捷机动。

该设计最终有望支持基础设施巡检、救援行动以及在密闭空间和复杂环境中的环境监测等应用。

抗碰撞无人机

FlexiQuad是一种柔性四旋翼无人机，旨在承受碰撞而不丧失飞行能力。传统四旋翼无人机具有刚性框架，从中央机身伸出四条机臂；而这款新无人机采用可变形的环形结构来吸收冲击力。

该设计使FlexiQuad在撞到障碍物时能够短暂改变形状，从而减小作用在框架和机上部件上的力

尽管结构柔性，该无人机仍能以最高49英里/小时（80公里/小时）的速度飞行，并达到与传统刚性无人机相当的加速度水平。

据苏黎世联邦理工学院介绍，该无人机的主要创新在于其框架如何将柔性与结构刚度结合起来。其环形机身没有中央机身，四个旋翼、电池和飞行控制模块沿框架分布。这种布局使结构在遇到障碍物时能够侧向变形，同时在垂直方向保持刚性。

研究人员从鸟类和昆虫中汲取灵感：它们的翅膀可以在某些方向上弯曲，而在其他方向上相对保持刚性。借助这一原理，FlexiQuad能够吸收碰撞能量，同时不损害维持旋翼有效运转所需的力传递。

应对狭窄空间

在碰撞测试中，研究人员让无人机以最高约15.5英里/小时（25公里/小时）的速度撞向障碍物。其框架在撞击时暂时变形，减小了作用在结构上的力，并使其得以继续飞行。研究人员表示，测试速度主要受限于在碰撞前加速无人机所需的空间。

据Girardi介绍，FlexiQuad还能达到与刚性无人机相当的线加速度和角加速度水平。其柔性结构还可用于抓取和运输物体。在演示中，该无人机拿起、运送并放下了一个柔软的急救包。它还举起了超过自身重量的有效载荷。

该设计可支持在密闭或杂乱环境中的作业，包括检查船舶压载舱、在坍塌建筑内执行搜救任务，以及在茂密森林中进行环境测量。其耐受物理接触的能力还可帮助它穿越原本可能中断任务的障碍物。

另一项拟议应用是在框架中空中心内安装网具，以捕获不想要的或失控的无人机。可变形设计使重型无人机能够挤过狭窄缝隙、携带额外传感器并延长飞行时间。

FlexiQuad采用模块化设计，旨在简化运输和组装。其机体材料成本低于15瑞士法郎，并有可能进一步降低。框架还可以打开并折叠成紧凑形态，装入中型行李箱。快拆紧固件和滑入式电池最终可能使操作人员能够在现场快速组装无人机。

然而，自主运行仍是一项技术挑战。碰撞后，柔性框架中的振动会使相机图像模糊并干扰导航。研究人员正在使用强化学习，教无人机利用机上运动传感器在撞击后自行稳定，然后恢复自主飞行。他们还在研究框架变形和振动的测量数据是否能为飞行控制提供额外信息。

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