菲律賓風災救援緩不濟急,如果能有類似遙控飛機的飛行器參與救援,機動性將提高許多,這個技術是世界頂尖的機械工程研究室努力的目標,最大的困難是,在天空飛行遇到強風,該怎麼保持穩定?史丹佛大學研究團隊,以高速攝影機紀錄世上飛的最快的幾種鳥類,研究牠們的飛翔姿態,這種攝影機在不同解析度下,每秒可拍出最多65萬張照片,可望使人類安上翅膀的飛行夢更遠更大。
飛行器可以搬磚築牆、拉網接球,甚至和人類來個你丟我撿,設下迷方陣,它也能精準繞行;瑞士蘇黎世聯邦理工學院裡的這些機器,不必遙控。蘇黎世聯邦理工學院博士生哈姆爾:「最初,它無法在桿子間穿梭,但它會意識到這個錯誤,透過數學演算,算出它要怎麼改變來拐彎,它一直在學習。」
兩台飛行器還能彼此在空中互傳長竿,運作原理其實和人要平衡手上的桿子很類似。蘇黎世聯邦理工學院博士生海恩:「它的頂端有個微感測器,上面有個鏡頭,接收微感測器資訊,傳回給電腦,你用你的直覺,判斷這桿子會怎麼移動,我們則用數學模型判斷桿子怎麼移動,然後讓飛行器與之連結。」
美國麻省理工學院可感知實驗室,還利用飛行器為訪客帶路,只要在手機上輸入位置代碼,就能在校園裡暢行無阻。MIT研究案推廣影片:「歡迎來到麻省理工學院。」
為免撞得粉身碎骨,這個飛行器利用聲納判斷與障礙物的距離,下一代產品預計將使用「LIDAR萊達爾」遠端感測雷射科技,提高精確性。MIT可感知實驗室工程設計師托哲曼:「如果你停下來,它(飛行器)不會對你生氣,它會辨識出你在離它某個距離的地方,它會理解到它必須等你。」
如果這些飛行器能夠飛越障礙、參與救難,在全球天災頻傳的今日,可為人類社會解決一大問題,但是小型飛行器現在還無法克服強風,以監視為目的的飛行器,連冷氣吹出的風都承受不起。
史丹佛大學機械工程系助理教授蘭堤克:「很多小型機械靠近大樓飛行,在不穩的氣流亂流中飛行,都和鳥類遇到一樣的問題,鳥類遇到(那些問題)幾百萬年了,牠們解決了。」
史丹佛大學研究團隊以高速攝影機拍下鳥兒的飛翔姿態,尋求技術突破,蜂鳥每秒50次的振翅,肉眼難辨,但用高速攝影機,能為一次翅膀開闔拍下40張寫真,原來蜂鳥的飛行方式和昆蟲比較接近,擅長盤旋在空中,前後、左右移動,不成問題。
史丹佛大學研究生佛萊契爾:「牠們可以很確切的控制方向,和牠們在空中的行動,那著實是很不常見的。」
燕子的飛行時間相對長、效率也好,但是研究團隊認為,牠的腳太短,不利降落,綜合各鳥類特性,蘭堤克實驗室得出結論,機動調整翅膀形狀至關重要。
史丹佛大學機械工程系助理教授蘭堤克:「鳥兒們可以飛得更好,(起終點)距離可以多60%,(哩程)數可多100%,只要牠們把翅膀從完全撐開,變成往後飛曳。」
實驗移到氣候變因較容易控制的室內,訓練6個月的鸚鵡,在定點間展翅,研究生的目標是,總結出一套飛翔模式。史丹佛大學研究生庫宜特:「牠們的動作其實是像這樣往下,然後把翅膀朝靠很身體的地方移動,再向上,再一次往下,這還只是我的手臂和手在動喔,牠們的羽毛也會隨拍擊翅膀所成的氣流改變形狀。」
除了利用雷射加強觀察翅膀的力道變化外,今年夏天,這個團隊也開始把攝影器材外借給鳥類學家,跨領域合作,希望得到更多「鳥知識」。「面面俱到」歌詞:「像野兔般靈敏,像大熊般勇猛,像鳥兒般自由,像字句般簡潔。」
這曳著透明翅膀的飛行器,是現在蘭堤克實驗室最大的成果,單靠拍動翅膀,它能在空中停留15分鐘,世界第一,但遼闊的藍天裡,還有數千種鳥類的飛翔細節,對人類來說都還是未知,隨著研發計數與知識的累積,更大突破指日可待。
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