Collaborative Research: A Combustion-Powered, Flapping-Wing Micro Air Vehicle

合作研究:燃烧动力扑翼微型飞行器

基本信息

  • 批准号:
    1537715
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-11-01 至 2018-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will demonstrate an insect-sized flying robot powered by combustion, with a hard exoskeleton and integrated soft actuators. The premise is that structure, propulsion, snd control inspired by the insect musculoskeletal system will produce more efficient and robust microrobots. The analogy becomes even more clear with the realization that, like most animals, insects chemically burn glucose (a hydrocarbon) for muscle actuation. Conservative estimates suggest that the use of combustion to power flying microrobots will allow untethered and autonomous operation for greater than 30 minutes in idealized conditions, enabling vastly more effective application to search and rescue, inspection of infrastructure, and distributed sensor networks. In addition, this project will have broad impacts in education, harnessing children's natural interest in insect biology towards a STEM outcome of understanding robotics.The combustion of hydrocarbons can have up to fifty times the volumetric energy density of lithium polymer batteries and is a potential power source for untethered robots, even at the scale of insects. This research is to show how combustion-powered actuation of a soft, artificial muscle can generate sufficiently high frequencies and forces to power flapping-wing micro-aerial vehicles. Typical combustion-powered machines require heavy and complex transmission systems to effectively use chemical energy. Instead, this research will develop soft, elastomeric bladders that expand during combustion, and serve as both engine and transmission -- drastically reducing complexity and weight. Flying robots are the target application for this project due to the extreme energetic demands of flight at small scales but the results will be broadly applicable to other power-demanding autonomous systems. Furthermore, the small scale of the envisioned robot will produce innovations in multi-scale multi-material manufacturing. The work will take place in three tasks: (i) fabrication and testing of a microscale soft engine; (ii) integration of the combustion chamber with a flapping-wing robot platform; (iii) development of additional technologies required for autonomous flight and performing tethered controlled flight experiments.
该项目将展示一个由燃烧动力的昆虫大小的飞行机器人,具有硬骨骼和集成的软执行器。前提是,受昆虫肌肉骨骼系统启发的结构,推进,SND控制将产生更有效和稳健的微型机器人。随着大多数动物与大多数动物的化学燃烧葡萄糖(一种碳氢化合物)进行肌肉致动,这种比喻变得更加清楚。保守的估计表明,在理想化的条件下,使用燃烧为飞行微型机器人供电超过30分钟,可以使搜索和救援,检查基础设施的检查和分布式传感器网络更加有效。此外,该项目将对教育产生广泛的影响,将儿童对昆虫生物学的自然兴趣带入理解机器人的茎结果。碳氢化合物的燃烧最多可以是锂聚合物电池的体积能量密度的五十倍,并且是未经果实机器人的潜在动力源,即使在昆虫的规模上也是如此。这项研究是为了表明,柔软,人造肌肉的燃烧动力如何产生足够高的频率和力量,以供电吹翼的微型赛车。典型的燃烧机需要重大且复杂的传输系统才能有效使用化学能。取而代之的是,这项研究将开发出柔软的弹性膀胱,这些膀胱在燃烧过程中扩展,并充当发动机和传输 - 大大降低了复杂性和重量。飞行机器人是该项目的目标应用程序,因为在小规模上飞行的极端能量需求,但结果将广泛适用于其他按需要求的自主系统。此外,设想的机器人的小规模将在多尺度多材料制造中产生创新。这项工作将在三个任务中进行:(i)微观发动机的制造和测试; (ii)将燃烧室与拍打机器人平台的集成; (iii)开发自动飞行所需的其他技术和进行束缚的受控飞行实验。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Robert Wood其他文献

Finding the invisible traces of shipping in marine clouds.
在海洋云层中寻找看不见的航运痕迹。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    I. McCoy;M. Wyant;P. Blossey;C. Bretherton;Robert Wood
  • 通讯作者:
    Robert Wood
The Potential of a Multidecade Spaceborne Lidar Record to Constrain Cloud Feedback
数十年星载激光雷达记录限制云反馈的潜力
  • DOI:
    10.1002/2017jd027742
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Chepfer;V. Noel;M. Chiriaco;B. Wielicki;D. Winker;Norman G. Loeb;Robert Wood
  • 通讯作者:
    Robert Wood
“Extravagant Secular Swarming”: Space and Subjectivity in China Mieville’s Perdido Street Station
“奢华的世俗蜂拥而至”:中国的空间与主体性 米维尔的佩迪多街车站
Tracheostomy in infancy …
  • DOI:
    10.1016/s0163-6383(84)80398-7
  • 发表时间:
    1984-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Lynn Singer;Robert Wood;Sally Lambert
  • 通讯作者:
    Sally Lambert
Oral immunotherapy for peanut allergy: a systematic review and meta-analysis
  • DOI:
    10.1016/j.waojou.2020.100416
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Derek Chu;Robert Wood;Shannon French;Alessandro Fiocchi;Manel Jordana;Susan Waserman;Jan Brozek;Holger Schünemann
  • 通讯作者:
    Holger Schünemann

Robert Wood的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Robert Wood', 18)}}的其他基金

NRI: FND: COLLAB: A Foundational Approach to Muscle Actuators that Lowers Barriers to Muscle-Powered Robotics Research
NRI:FND:COLLAB:肌肉驱动器的基础方法,降低肌肉动力机器人研究的障碍
  • 批准号:
    1830291
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Analysis of G-V Aircraft and Complementary SOCRATES Observations to Understand Clouds, Aerosols and their Interactions Over the Southern Ocean
分析 G-V 飞机和补充苏格拉底观测以了解南大洋上空的云、气溶胶及其相互作用
  • 批准号:
    1660609
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: IDBR: TYPE A: Development of Squishy Robot Hands for a Delicate, Effective and Non-Intrusive Approach to Studying Deep Coral Reefs
合作研究:IDBR:A 型:开发 Squishy 机器人手,以精致、有效且非侵入性的方式研究深部珊瑚礁
  • 批准号:
    1556164
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
RI: Medium: Collaborative Research: Novel microLIDAR Design and Sensing Algorithms for Flapping-Wing Micro-Aerial Vehicles
RI:中:合作研究:扑翼微型飞行器的新型 microLIDAR 设计和传感算法
  • 批准号:
    1514306
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Cloud System Evolution in the Trades
合作研究:行业云系统演进
  • 批准号:
    1445813
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NSF Expeditions in Computing PI Meeting
NSF 计算 PI 探险会议
  • 批准号:
    1339709
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
2012 Waterman Award
2012年沃特曼奖
  • 批准号:
    1251729
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Interactions of Aerosols, Marine Boundary Layer Clouds, and Precipitation During the VOCALS-Regional Experiment: Observations, Modeling, and Large-scale Model Assessment
VOCALS 区域实验期间气溶胶、海洋边界层云和降水的相互作用:观测、建模和大型模型评估
  • 批准号:
    1242639
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NRI-Large: Collaborative Research: Soft Compliant Robotic Augmentation for Human-Robot Teams
NRI-Large:协作研究:人机团队的软兼容机器人增强
  • 批准号:
    1226075
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Interdisciplinary Reseach Experiences for Teachers
教师的跨学科研究经验
  • 批准号:
    1061811
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

电场对固体推进剂多相燃烧的协同调控机理研究
  • 批准号:
    22375164
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
氨-煤混合燃烧过程中氨与煤相互作用机理及对着火和燃烧特性影响研究
  • 批准号:
    52376120
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微重力低拉伸率扩散火焰近极限燃烧特性与熄灭行为研究
  • 批准号:
    52306172
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于挥发性指标产物的煤火燃烧状态辨识及残余油焦协同复燃机制研究
  • 批准号:
    52304259
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
燃气轮机燃烧室热声振荡的声—涡—火焰耦合机理及先兆预警方法研究
  • 批准号:
    52305137
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: Environmentally Sustainable Anode Materials for Electrochemical Energy Storage using Particulate Matter Waste from the Combustion of Fossil Fuels
合作研究:利用化石燃料燃烧产生的颗粒物废物进行电化学储能的环境可持续阳极材料
  • 批准号:
    2344722
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Environmentally Sustainable Anode Materials for Electrochemical Energy Storage using Particulate Matter Waste from the Combustion of Fossil Fuels
合作研究:利用化石燃料燃烧产生的颗粒物废物进行电化学储能的环境可持续阳极材料
  • 批准号:
    2344723
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Adaptive Data Assimilation for Nonlinear, Non-Gaussian, and High-Dimensional Combustion Problems on Supercomputers
合作研究:超级计算机上非线性、非高斯和高维燃烧问题的自适应数据同化
  • 批准号:
    2403552
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Physics-Informed Background-Oriented Schlieren Tomography of Wildfire-Relevant Combustion
合作研究:野火相关燃烧的物理信息背景导向纹影断层扫描
  • 批准号:
    2227763
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Physics-Informed Background-Oriented Schlieren Tomography of Wildfire-Relevant Combustion
合作研究:野火相关燃烧的物理信息背景导向纹影断层扫描
  • 批准号:
    2227764
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 22.58万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了