蜂鸟机器人可以利用人工智能快速到达无人机无法到达的地方

通淑冰
导读什么东西能像鸟一样飞,像昆虫一样盘旋?你友好的邻居蜂鸟。如果无人机有这样的组合,它们可以更好地通过倒塌的建筑和其他杂乱的空间找到被

什么东西能像鸟一样飞,像昆虫一样盘旋?

你友好的邻居蜂鸟。如果无人机有这样的组合,它们可以更好地通过倒塌的建筑和其他杂乱的空间找到被困的受害者。

普渡大学的研究人员设计了飞行机器人,它们的行为像蜂鸟,并通过基于蜂鸟每天自然使用的各种技术的机器学习算法进行训练。

这意味着在模拟研究后,机器人“知道”如何像蜂鸟一样四处移动,例如,识别何时执行逃生操作。

人工智能和柔性扑翼的结合也让机器人可以自己学习新技能。例如,虽然机器人还看不见,但它通过触摸表面来感知。每次触摸都会改变电流,研究人员意识到他们可以跟踪电流。

“机器人基本上不用环顾四周就能绘制地图。普渡大学机械工程副教授邓说:“当机器人在黑暗的地方寻找遇难者时,它可能会帮助——,这意味着当我们赋予机器人视觉能力时,它缺少一个传感器。'

研究人员将于5月20日在蒙特利尔举行的2019年IEEE机器人与自动化国际会议上展示他们的研究成果。

由于传统的气动工作模式,无人机无法变小。它们不能产生足够的升力来支撑自己的重量。

但是蜂鸟不使用传统的气动力——。它们的翅膀有弹性。“物理学完全不同;空气动力学本来就不稳定,迎角大,升力大。这让更小的飞行动物有可能存在,也让我们有可能缩小扑翼机器人的尺寸。”邓说。

多年来,研究人员一直试图破译蜂鸟飞行的密码,这样机器人就可以飞到大型飞机无法到达的地方。2011年,受国防部DARPA委托,AeroVironment制造了一个蜂鸟机器人,比真正的蜂鸟还重,但没有那么快,飞行控制类似直升机,机动性有限。它需要有人一直在遥控器后面。

邓的团队和她的合作者在蒙大拿州研究了蜂鸟几个夏天。他们记录下蜂鸟的关键动作,如快速180度转弯,并将其转换成计算机算法,当机器人连接到仿真系统时,他们可以从中学习。

通过进一步研究昆虫和蜂鸟的物理学,普渡大学的研究人员可以让机器人比蜂鸟更小,甚至和昆虫一样小,而不影响它们的飞行模式。邓说,体型越小,翅膀拍动频率越高,飞行效率越高。

这些机器人有3d打印的身体和由碳纤维和激光切割薄膜制成的翅膀。研究人员创造了一个重12克的蜂鸟机器人——,相当于成年蜂鸟3354的平均重量,另一个昆虫大小的机器人重1克。蜂鸟机器人可以比自身重量多举起27克。

设计更高升力的机器人将为研究人员提供更多的回旋余地,并最终增加电池和传感技术,如相机或全球定位系统。目前,机器人在飞行过程中需要绑在能源上,但研究人员表示,这种情况不会持续太久。

这些机器人可以像真正的蜂鸟一样安静地飞行,这使得它们更适合秘密行动。他们在湍流中保持稳定,研究人员通过测试油箱中动态缩放的机翼证明了这一点。

这种机器人只用两个电机就能独立控制每个机翼,是自然界中飞行动物高度敏捷的操作方式。

“一只真正的蜂鸟有多组肌肉来提供动力和转向,但机器人应该尽可能轻,这样你才能用最少的重量获得最大的性能,”邓说。

蜂鸟机器人不仅可以帮助搜救,还可以让生物学家通过真实机器人的感官更可靠地研究自然环境中的蜂鸟。

邓说:“我们从生物学中学会了如何制造机器人。现在,在机器人的帮助下,可以实现生物发现。”

这项技术的模拟可以在https://github.com/purdue-biorobotics/flappy找到.

这项工作的早期阶段,包括与蒙大拿大学布雷特托巴尔斯克小组合作在蒙大拿进行的蜂鸟实验,得到了科学基金会的支持。

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