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將大黃蜂變成無人機的新技術

2019/02/04 @國際

將大黃蜂變成無人機的新技術

  一般而言,無人機通常平均飛行時間為20分鐘,因維持機翼旋轉需要大量能量,若要維持長時間的飛行,也代表需要更大、更重的電池;而無人機越小,飛行時間也越短,這樣的能量需求使得無人機應用尚無法擺脫尺寸限制。
  現在美國華盛頓大學(University of Washington)發掘一個既強大又輕便的動力源-昆蟲,足以讓無人機持續約七個小時的飛行時間,並將其稱為Living IoT。這是一個飛行無線平台,包含傳感器、無線通訊和定位追蹤器,可搭載於活體昆蟲而昆蟲於田間飛行時便可同時監測溫度、濕度、光照強度或作物健康狀況。
  由於昆蟲本身已具飛行能力,因此只需搭配可持續七個小時的微型充電電池(約重70毫克)即可,整體元件僅需數美元,重量僅為102毫克,約為7粒生米的重量。而大黃蜂(bumblebee)可承受與自身體重相等的重量,一隻蜂約重113毫克,且體型較大,能夠攜帶團隊開發的微型電池,因此受到青睞。除此之外,與一般無人機不同,蜜蜂能夠飛行數小時,也具有電子零件無法達成的特質;一般無人機就只是隨意在田間飛行,但蜜蜂會受特定物質吸引,所以除了能以此監控環境外,還可以更加了解蜜蜂的行為模式。
  為了追蹤蜜蜂,研究人員在足球場上設置了四個天線基地,利用蜜蜂身上的接收器的信號強度及蜜蜂與基地站之間的角度差進行三角測量,最遠可以偵測到距離天線外80公尺的地方(約四分之三個足球場),而蜜蜂通常飛行距離為百米內,故可完全掌握訊號位置;當蜜蜂返回蜂巢過夜時,電池便會重新充電並上傳數據。安裝或取下零件時只要將蜜蜂裝在罐子裡,再放入冰箱模擬冬眠時的溫度,減少其活動力,便可輕鬆完成,且整個過程並不會傷害到蜜蜂。通過傳感器,我們更可以了解蜜蜂的野外行為,理解為何蜂群數量會下降。
  研究團隊計劃在ACM MobiCom 2019上展示他們的研究成果,但這並非團隊第一次進行無人機研究的發表,過往曾推出RoboFly,這是一種由雷射光驅動的昆蟲機器人,透過雷射光投射能量給機器人上方的光伏電池並轉換成足夠的電力。而RoboFly的飛行模式可以進行人為控制,或許有一天能夠應用於偵測氣體外洩、檢測植物病蟲害,或進入狹小空間中尋找災難倖存者。

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