交大跨国团队研发仿生扑翼飞行器 有助农田耕种作业
▲交通大学机械系副教授刘义强（右二）与新加坡、澳洲研究团队成功研发扑翼飞行器。（图／交通大学提供）
交通大学机械系副教授刘义强与新加坡南洋理工大学、新加坡国立大学、南澳大学组织跨国研究团队，成功研发扑翼飞行器，具有鸟类滑行、迅速避障的能力。其研究成果获刊顶尖机器人研究期刊《Science Robotics》，于美东时间7月22日下午2点正式发布。这项研究在新加坡进行实验、台湾完成论文，并且在交大实验室成功复制。团队指出，过去致力于研发更安全的无人机，以减少无人机对人群带来的干扰与危险性；与传统的四轴无人机相比，扑翼飞行器更安全、安静，因为具有滑行、低速悬停和迅速避障（空中刹车）的能力，如同鸽子、燕子能在都市拥挤的环境中安全且安静地飞行。刘义强表示，这项研究让团队了解飞鸟如何通过拍翼在高速飞行中急转弯，以及如何在栖息前腾升或倒挂金钩，「空中机动转弯或腾升是重力、阻力和动态失速共同作用的结果。」刘义强指出，拍翼机在空中刹车仅需低能耗，有别于一般四轴飞行器的刹车局限。此外，团队也透过实验证实拍翼飞行的驱动比旋转飞行更有效，解释了大自然中飞鸟采用拍翼进行推进的原理。
▲研究成果获刊《Science Robotics》。（图／交通大学提供）「我们的目的是为研发出一种耗能低但能产生高推力的拍翼飞行器。」刘义强说，研究重点着眼于拍翼机构设计，以减少摩擦能损和恢复拍翼因减速而耗损的动能。凭借着高效率和高推力的拍翼机构，此优化的飞行器能够执行机动飞行，也籍此机械鸟平台，能量化了鸟类飞行时的能耗。与四轴飞行器相较，仿生扑翼无人器能更安全且不喧哗的进行监视任务。刘义强也提到，团队将持续探索飞行器的实际用例，下一步是使飞行任务自动化，并将其用于自主控制害鸟或害虫，例如做为行动稻草人驱赶害鸟远离耕地、食堂、居民区，以及在机场配以声源或光源提高驱赶鸟类的效能，能大幅节省虫害防治公司和机场运营商的人力。刘义强强调，仿生扑翼无人机也适用于室内，比四轴飞行器更利于对室内垂直农场进行授粉，因为扑翼推进可以在茂密的植物被中运行而不会切碎树叶；反之，四轴飞行器的旋转桨会像割草机般切碎树叶，不仅对植物造成伤害，也有安全性上的疑虑，仿生扑翼无人机的开发，将能对未来农业带来新契机。