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全國微電腦應用展 元智師生研發「仿生機器鳥」獲佳績

台灣好新聞/ 2016.02.25 00:00
記者陳華興/桃園報導

元智大學電機系碩士班學生林杰民、吳其原以及電機系大四學生黃于修,在邱智煇教授的指導下研發設計「仿生機器鳥」,並在104年度全國微電腦應用系統設計創作競賽中脫穎而出,獲得研究所組第三名佳績。

無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)近幾年的研究相當活躍,尤其以軍事運用最多,隨著空氣動力學與微機電系統的技術不斷發展,飛行器的技術開始趨向小型化、輕量化發展,微型飛行器(Micro Aerial Vehicle,MAV)正是在這樣的背景下出現的產物,微型飛行器在眾多應用領域中有著不可估量的潛力,世界上許多發達國家已經開始將研究MAV技術列為重點。

人類自古的夢想之一,就是能夠像鳥一樣在空中飛行,隨意自在的飛行。此仿生機器鳥的概念來自於達文西(Leonardo da Vinci)的手稿,經由觀察鳥飛姿態研究鳥翅膀結構,手繪設計出撲翼飛行器之構想。

元智電機研究生林杰民表示,仿生機器鳥之翅膀主要靠機構驅動,其動源為小馬達,配合減速齒組、驅動機構、機身、側翼翅及尾翼來組成完整之仿生機器鳥。控制系統之電子裝置有訊號接收、傳送裝置、電子變速器、馬達控制器、電池等,可將其電子裝置設置於機身內,然後操控撲翼飛器之遙控裝置,配合智慧型肢體平衡控制器,即可控制仿生機器鳥之飛速與方向。

林杰民說,本設計的仿生機器鳥,是藉由翅膀的拍打來達到飛行的目的,並沒有使用額外起降裝置。智慧型仿生機器鳥,將以最小的總重量,同時功能性整合翅膀的推進和升降、以及在軀幹及尾翼的飛行控制單元,達成整體仿生機器鳥之建構。

林杰民表示,仿生機器鳥用飛控制系統實現撲翼機翅膀拍動的動作,外型長80公分、寬120公分、重量700克,如同真正的鳥兒一樣,機器鳥的尾巴不單只為了擺動與美觀所設計。它不僅能產生浮力也充當著方向舵的角色,就像飛機上尾翼一樣,尾部細微的左右擺動可以用來改變飛行方向及左右傾斜。

林杰民強調,仿生機器鳥的翅膀主要靠硬體機構驅動,其動源為小型無刷馬達,配合減速齒組、連桿驅動機構、碳纖維機身、側翼翅及尾翼來組成完整之仿生機器鳥機身。另一方面,控制系統之電子裝置有訊號接收、命令傳送裝置、電子變速器、姿態感測器、GPS導航模組、電池等,我們將其電子裝置設置於機身內,然後操控撲翼飛器之遙控裝置,配合智慧型肢體平衡控制器與GPS導航控制,即可控制仿生機器鳥之飛速與方向。

在應用層面上,撲翼飛行器的發展提供廣大的思考空間,其模仿生物拍翅的特點渴望在軍事方面使用無人機的匿蹤偵察領域;於飛軍事領域,亦可利用體型較大之機器鳥在機場跑道威嚇附近的鳥類,降低鳥擊事件的發生,有提高飛行安全的效果;未來還可做為地震發生或是水災地區災後的勘察等工作。

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