受沙漠风滚草启发的机器人或成为新一代节能探索者的先驱,未来将奔赴灾区。《自然·通讯》期刊描述的探索系统混合节能漫游器机制(HERMES) 让人联想到沙漠风滚草,但它的创造者最初是在观察人类为乐趣利用风时萌生这一想法的。
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“灵感来自瑞士西部纳沙泰尔湖畔一个多风的冬日午后,”研究合著者、洛桑联邦理工学院(EPFL)研究员桑杰·马诺哈兰说,“我看着风筝冲浪者借风划出弧线、轻松升空……但我意识到,大自然早我们一步完善了这门艺术。”
风滚草既具标志性又高效:看似杂乱的细枝外壳利用环境风长途跋涉,同时散播种子(但因易引发野火被生态学家管控)。研究团队发现其不对称孔隙率——顶部比底部更多孔,这种结构改变尾流动力学,增强压力阻力:直立时上半部分透气、下半部分阻力大,倾倒后密部引导气流滚动(类似实心球但产生双尾流)。
工程师用3D激光成型打印出不对称孔隙率的轻质外壳,最终版HERMES比自然风滚草/人造球更高效:仅需3.28英里/小时的微风即可滚动。实地测试中,它成功穿越陡坡、绘制GPS网络并远距离传输地理数据。
为解决无风停滞问题,球内安装轻质四旋翼无人机,支持四种模式:重新定向翻滚、定向旋转、滑翔、跳跃飞行。
迷宫测试显示:HERMES比持续控制机器人节能48%、速度快37%;机动纠正时仍节能90-95%。未来可部署到灾区、雷区,甚至火星等多风行星。“指导理念简单且注重能源效率。”马诺哈兰说。
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