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蜂鸟机器人如何帮助搜寻和营救

普渡大学的研究人员设计了类似于蜂鸟的飞行机器人。这些机器人基于鸟类固有的各种技术,并通过机器学习算法进行训练。这意味着从模拟中学习后,机器人将学习如何像蜂鸟一样自行移动,例如识别何时执行逃生动作。人工智能和灵活的拍打翼相结合,还使机器人可以自己学习新技能。例如,即使机器人看不到它,也可以通过触摸表面来感知它。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。普渡大学机械工程系副教授邓欣妍说:“机器人基本上可以在不查看周围环境的情况下创建地图。这对于在黑暗环境中寻找受害者的机器人很有帮助,这意味着当我们向机器人提供能力时,可以减少一个传感器。”研究人员将于5月20日在2019年IEEE机器人与自动化国际会议上展示他们的工作。由于传统的空气动力学工作方法,无人驾驶飞机无法无限缩小。他们无法产生足够的力量来支撑自己的体重。但是蜂鸟没有使用传统的空气动力学技术,它们的翅膀很灵活。邓小平说:“物理学本质上是不同的。空气动力学固有地不稳定,具有大迎角和高升力。这允许存在小的飞行动物,并且我们也可以收缩扑翼机器人。解码蜂鸟多年来,研究人员一直在尝试对蜂鸟的飞行进行解码,以使机器人可以在大型飞机无法进入的地方飞行。 2011年,美国国防部国防部高级研究计划局(DARPA)委托制造的AeroVironment制造了一种机器人蜂鸟,它比真正的蜂鸟重,但速度不快,具有类似直升机的飞行控制和有限的机动性。它需要一个人一直监控遥控器。邓小平的小组和她的合作者在蒙大拿州研究蜂鸟长达数个夏天。他们记录了蜂鸟的关键动作(例如快速180度转弯),并将其转换为计算机算法,机器人在连接到模拟时可以学习。对昆虫和蜂鸟的物理学的进一步研究使普渡大学的研究人员能够制造出比蜂鸟还要小,甚至像昆虫一样小的机器人,而不会影响它们的飞行方式。尺寸越小,机翼的拍打频率越高,飞行效率越高。这些机器人具有3D打印的机身和由碳纤维和激光切割膜制成的机翼。研究人员制造了一个重​​12克的蜂鸟机器人和另一个重1克的昆虫大小的机器人。蜂鸟机器人可以举起的重量超过其自身的重量,最大可达27克。设计具有更高升力的机器人可以为研究人员提供更多的摆动空间,最终可以添加电池和传感技术,例如相机或GPS。当前,飞行时需要将机器人束缚在能源上,但是这种情况不会持续很长时间。机器人可以像真正的蜂鸟一样安静地飞行,使它们更适合隐形操作。该机器人只需要两个电动机,就可以独立控制每个机翼。这就是飞行动物在自然界中执行高度敏捷操作的方式。实际的蜂鸟具有多组肌肉,可以进行动力和转向,但是机器人应该尽可能轻巧,以便以最小的重量获得最大的性能。机器人蜂鸟不仅可以帮助执行搜索和救援任务,还可以使生物学家利用真实机器人的感觉,更可靠地研究自然环境中的蜂鸟。