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BeeRotor:受蜜蜂启发的飞行机器人

发布时间:2015-03-12
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BeeRotor:受蜜蜂启发的飞行机器人

发布时间:2015-03-12
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人类保持平衡需要身体多个部位进行配合,其复杂性和精密性无法直接复制到机器人身上。因此,机器人需要采用加速计测量重力加速度,获取自身横向和纵向倾斜的角度,从而保持地平线的水平。无论地形多么崎岖,都可以根据重力来保持平衡。

虽然有研究指出,飞行的昆虫是通过重力来感知方向进行导航,实际上,这些研究也表明,这些昆虫也大部分通过视觉控制飞行,即通过复眼视网膜感知周围环境的光流信息。

这种基于视觉的感知机制激发了研究者Fabien Expert和埃克斯·马赛大学研究机构Institut des Sciences du Mouvement Etienne-Jules Marey的Franck Ruffier,他们共同打造了一款受到蜜蜂飞行启发的飞行机器人BeeRotor。

该机器人重80g,长47cm。能够沿着不平坦的地势飞行,并通过安装在“眼睛”部分的光流传感器(Optical Flow Sensor)避开障碍物。虽然不测量重力和加速度,但是通过该传感器直接“看到”它的地理位置。

为了更加精确复制昆虫通过感知光流信息控制飞行的能力,研究者们在BeeRotor的“眼睛”上下方安装了24个光电二极管,让机器人感知周围环境。当该机器人拍摄的像素低时,机器人可以决定增加像素或者减少拍摄对象的距离。

此外,还有利用光流传感器所收集的数据构建的三个反馈回路来为机器人导航。第一个通过视觉数据控制飞行高度。第二个,通过收集的地势数据控制速度。最后一个用来保持平衡,以避免在没有安装加速计的情况下,急剧倾斜带来的不稳定破坏拍摄效果。

这些研究者表示,这些昆虫也会像BeeRotor机器人一样,采用反馈回路来导航,而可以不使用重力感知。而且该理论也被生物学实验证实。同时,有人疑问,这些昆虫可能是采用多种感知系统进行导航,而不仅仅是重力或者光流信息一种方式。研究也指出,在某些情况下,昆虫可以采取一种“轻量级的故障安全系统”或者“加速计的互补机制”进行导航。

关于“基于光流传感器而不是参考坐标或加速计的崎岖地形飞行移动”研究成果将会被刊登在英国专业期刊《生物灵感和生物模拟》上。

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