间谍苍蝇如何工作|事情怎兴发首页x么样

我们的国家在一个陌生的领土上正在战争，即将开始一场战斗。敌方地面部队正在将自己定位为对我们军队的袭击，该袭击仅2英里（3.2公里）。但是，敌人不知道这一举一动是由配备有微型摄像机的机器人昆虫监视的。这些小的机器人传单称为微型空气车（小牛），将能够嗡嗡作响，几乎没有下面的敌军所忽视的敌人领土。甚至很少有人看这些一角钱大小的飞行机器人。

这美国国防部正在花费数百万美元来开发这些MAV。它们是在侦察任务期间使士兵脱离伤害的理想方式。如今，在战斗中聚集侦察通常涉及将小型士兵或大型飞机置于伤害方面。同时，地面士兵无法立即访问卫星图像。

这国防先进研究计划机构（DARPA）正在为几个研究团队提供资金，以发展长度，宽度和高度不超过6英寸（15厘米）的MAV。这些小型飞机的数量级要比任何飞机小无人驾驶的航空机（UAV）迄今为止开发。这些小牛的一类是为了模仿某些昆虫的飞行运动，包括苍蝇，蜜蜂和蜻蜓。在本文中，我们将重点关注这些类似虫子的小牛。您将了解苍蝇是如何飞翔的，如何制造机器以模仿其动作以及这些微小的空中设备将在何处部署。

学习飞行

苍蝇有很多关于航空的教导，这些航空无法从研究固定翼飞机中学到。多年以来，人们对昆虫飞行的机制知之甚少，但它们是世界上最古老的飞行员，有时被称为大自然的战斗机。您可能已经听说过大黄蜂如何根据传统的空气动力学飞行。那是因为昆虫飞行背后的原则与固定翼飞机飞行背后的原则大不相同。

“工程师说，他们可以证明大黄蜂不能飞。”迈克尔·迪金森，加州大学伯克利分校的生物学家。“而且，如果您将固定翼飞机的理论应用于昆虫，则可以计算出它们不能飞。您必须使用不同的东西。”

狄金森是微机械飞行昆虫（MFI）项目，它正在使用昆虫的飞行原理开发小型飞行机器人。该项目与DARPA合作。MFI项目提出了一种机器人昆虫，宽度约为10至25毫米（0.39至0.98英寸），宽度比DARPA的尺寸极限（15厘米）小得多，并且将使用拍打的机翼飞行。该项目的目标是重新创建吹蝇。

如果您阅读了这篇文章飞机的工作方式，您知道，由于空气在机翼顶部的速度要比机翼底部更快，飞机会产生升力。这就是所谓的稳态空气动力学。相同的原理不能应用于苍蝇或蜜蜂，因为它们的翅膀持续运动。

“与固定翼飞机稳定，几乎无粘性（无粘度）流动性不同，昆虫在涡流中飞行，被微小包围涡流和旋风在移动翅膀时创建的旋风。”Z. Jane Wang，物理学家康奈尔大学工程学院。涡流是由翼产生的空气漩涡，涡流中的空气朝着空气主要电流的相反方向流动。

昆虫翅膀创造的涡流使昆虫高高在上。狄金森的小组概述了这三个原则，以解释昆虫如何升起并保持空中流动：

延迟摊位- 昆虫以高攻击角向前扫过翅膀，比典型的飞机翼以陡峭的角度切开空气。在如此陡峭的角度，固定翼飞机会停滞不前，失去升力，翼上的阻力会增加。昆虫翅膀创造了前沿涡流那坐在机翼的表面上以创建升降机。
旋转循环- 在中风的尽头，昆虫翼向后旋转，形成了将昆虫抬起的后旋，类似于返回的方式可以举起网球。
唤醒捕获- 随着机翼在空中移动时，它在其后面留下了漩涡或空气涡流。当昆虫旋转翅膀以进行返回中风时，它会切入自己的唤醒中，捕获足够的能量以使自己保持高空。狄金森说，即使在机翼停止后，昆虫也可以从尾流中升起。

迪金森说：“如果我们也可以通过建造昆虫机器人来利用这些机制，那将是真正的刺激。但是，您现在不能基于已知原则来建立它们 - 您必须从根本上重新考虑这个问题。”在下一部分中，您将了解研究人员如何采用这些原则并将其应用于机器人飞行昆虫的创建。

抢劫准备飞行

至少有两个由DARPA资助的MAV项目受到昆虫飞行原则的启发。迈克尔·狄金森（Michael Dickinson）正在伯克利（Berkeley）创建微机械飞行昆虫时罗伯特·米歇尔森（Robert Michelson）佐治亚理工学院的研究工程师正在研究昆虫器。让我们仔细研究两个项目。

昆虫器

2000年7月，美国专利局授予米歇尔森发明的乔治亚科技研究公司的专利，也称为多模式机电昆虫。根据美国专利编号6,082,671。它将通过拍打翅膀产生升降机来模仿昆虫的战斗。此外，研究人员正在研究昆虫驾驶仪在门下浏览走廊和通风系统以及爬行的方法。

让我们看一下昆虫的基本部分：

机身- 就像在较大的飞机上一样，这是机器的船体，并容纳电源和主燃油箱。昆虫机的所有其他组件都附在机身上。
翅膀- 有两个翅膀，前后后部，它们在X配置中偶尔耦合到机身。这些翅膀是由薄膜制成的。僵硬但柔软的静脉连接到机身交界处的机翼，使翅膀具有在上冲和下冲线上产生升力所需的曲线。
往复式化学肌肉（RCM） - 翅膀上附着一个紧凑的，不固定的引擎，以创建拍打运动。
传感器- 有传感器可以向前，向下和侧面。
相机- 原型缺少迷你相机，但最终版本可以携带相机或嗅觉传感器。该传感器将检测到气味，昆虫蛋白机会将气味跟踪到其原产地。
表面转向机制- 当将昆虫机使用用于地面任务时，这有助于导航。
腿/脚- 也被称为表面运动，这些部分提供反滚动惯性和辅助燃料存储。

昆虫机由化学反应提供动力。将单核粉注入体内，导致化学反应释放气体。积累的气压会推动机身的活塞。该活塞连接到旋转耦合的机翼，导致它们迅速拍打。某些气体通过机翼的通风口耗尽，可用于更换任一机翼的升降机，以便车辆可以转动。目前，昆虫器具有10英寸（25厘米）的翼展。米歇尔森说：“下一步是将RCM设备缩小到错误大小。”

在房屋飞行大小的车辆中，每个零件都必须执行多个任务。例如，收音机附着在车辆背面的天线也可以充当导航的稳定器。腿可以存储燃料以调节飞行过程中车辆的重量和平衡。

微电飞行昆虫

美国政府还向伯克利项目投资了250万美元，以开发一种与普通屋相比的机器人昆虫。迈向这一重大步骤微电飞行昆虫（MFI）在空中是robofly，这使研究人员对昆虫飞行的机制有重要洞察力。

为了建立MFI，研究人员进行了实验，以了解苍蝇如何飞。其中一个实验涉及建造一对10英寸（25厘米）机器人的机翼，称为robofly它是由有机玻璃制成的，并以果蝇的翅膀为模型。翅膀沉浸在矿物油罐中，迫使它们像较小的1毫米长的水果翅膀一样反应，空中迅速跳动。六电动机- 在每个机翼上三个 - 在来回移动翅膀，上下移动旋转运动。连接传感器以测量机翼的力。

最终，抢劫将缩小到不锈钢微生物蝇宽度为10至25毫米（0.4至1英寸），重约43毫克（0.002盎司）。翅膀将由薄薄的聚酯薄膜制成。太阳能将运行压电执行器将朝向翅膀拍打。机器人的胸部将把压电 - 演变器的偏转转变为实现飞行所需的大翼中风和旋转。

尽管机器人尚未飞行，但据报道，通过完全操作的两翼结构，已经实现了升力所需的力的90％。下一步将是为遥控器添加一个飞行控制单元和通信单元。研究人员说，他们正在努力通过光学传感和船上启用受控的盘旋陀螺仪。

在墙上飞

考虑到美国军方正在投入MAV（微型航空车辆）项目的金额，这些机器人虫子可能是间谍苍蝇。DARPA设想了可用于侦察任务并由地面士兵控制的间谍苍蝇。这款小型飞行车辆不仅会传递部队运动的图像，而且还可以用于检测生物，化学或核武器。此外，机器人昆虫将能够降落在敌方车上并在其上放置电子标签，以便更容易针对目标。

在一个1997年报告作者从DARPA关于MAVS的发展，写道，微观技术的进步，包括微电动系统（MEMS），很快将使间谍苍蝇成为一个可行的想法。他指出，像CCD阵列相机，微小的红外传感器和芯片大小的危险成分探测器被制成足够小，以集成到间谍苍蝇的建筑中。

军方想要一个大约6.2英里（10公里）的MAV，白天或晚上飞行，可以保持空气寄宿约一小时。DARPA官员说，MAV的理想速度是22至45英里 /小时（35.4至72.4 kph）。它将从地面站控制，该站点将采用定向天线并保持与MAV的连续接触。

机器人苍蝇也可以作为新一代星际探索者非常适合。这佐治亚科技研究所（GTRI）已从美国宇航局高级概念研究所（NIAC）以昆虫的飞行来研究这个想法火星测量师。2001年3月，美国宇航局（NASA）为预期未来的火星微分机提供了研究的第二阶段。

与大型测量师相比，昆虫运输者提供了几个优势。他们将能够在飞行中降落，起飞，徘徊并进行更艰难的操作。他们爬行和飞行的能力也使他们在探索其他行星方面具有优势。NASA很可能会派遣数十种监视车辆探索其他行星。Entomopter开发人员Rob Michelson说，火星版本的昆虫仪必须大小，以使翼展约为1米，以便在火星稀薄的气氛中飞行。

研究人员说，这些微小的飞行机器人在自然灾害之后也很有价值，例如地震，，，，龙卷风或滑坡。它们的尺寸小，飞行和悬停的能力使它们对于寻找埋在瓦砾中的人很有用。他们可以在人类和大型机器无法导航的缝隙之间飞行。其他用途包括交通监控，边境监视，野生动植物调查，电力线检查和房地产航空摄影。

间谍苍蝇是技术如何帮助人类执行危险任务的另一个例子，使人类避免了伤害。军事侦察，寻找地震受害者并前往其他世界都是危险的活动 - 飞行微型机器人将使我们能够完成这些任务而无需实际存在。