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像昆虫一样 飞行机器人可借助“视觉”导航

日期:2015-06-15

为了能够保持直立,生物通常需要依靠他们的“感知”。以人为例,我们需要使用本体感觉(听觉、视觉)来保持平衡。这是一种微调系统,跟其他多数生物系统一样,很难在机器人身上复制。

不过,机器人却可以使用一种被称之为 “加速计”的技术,它依赖于重力来告诉机器人地心相对于机器人的位置。这样飞行机器人就能够保持水平位置,这是因为它依赖于不是的不均匀的地势,而是均匀的重力。

尽管有证据显示,昆虫依赖于重力保持平稳,但是它们也依赖于“视觉”。这种基于光的“感知”让埃克斯-马赛大学(Aix-Marseilles University)研究员Fabien Expert和 Franck Ruffierat受到启发,并据此开发出了蜜蜂飞行机器人。

这款名为BeeRotor机器人重量仅有80克,47厘米长,它能够利用自己的视觉流传感器来测定自身的位置,并可以沿着隧道飞行。在BeeRotor飞行过程中,下面高低起伏的障碍物同时也在移动。

飞行昆虫通常都依赖于其视觉流,当路面上出现垂直物体时,它们会加快速度,以最大速度避开。为了能够复制昆虫这种使用视觉流能力,研究人员为BeeRoto配置了24个二极管,它们位于机器人眼部上、下,这些二极管能够让机器人监测其周围环境变化,当机器人拍摄的减速较低时,它就可以决定增加像素或者减少与前方物体间的距离。

三个反馈回路则利用视觉传感器收集的数据来指引机器人。第一个改变机器人高度,以便能够使其在隧道顶层和底层之间飞行。第二个回路会根据隧道的尺寸来控制机器人的速度,第三个则在遇到陡坡时,启用机器人“眼睛”功能,这样即便是在没有加速计情况下,也能避免陡坡障碍物。

研究人员表示,这项实验的成功进一步验证了这一合理解释:昆虫在没有重力感应情况下来能为自己导航,它所使用的是类似于BeeRotor的反馈回路系统。

尽管跟其他动物一样,昆虫使用了多种传感器来决定自己的位置,但是研究人员展示了一种新的导航方法:使用轻量级故障安全系统或者加速计补充系统。

   新闻来源:LabBang