普渡大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了類(lèi)似蜂鳥(niǎo)的飛行機(jī)器人，這些機(jī)器人基于鳥(niǎo)類(lèi)與生俱來(lái)的各種技術(shù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行訓(xùn)練。

這意味著在從模擬中學(xué)習(xí)之后，機(jī)器人學(xué)會(huì)如何像蜂鳥(niǎo)一樣自行移動(dòng)，例如辨別何時(shí)執(zhí)行逃生機(jī)動(dòng)。

人工智能與靈活的撲翼相結(jié)合，也讓機(jī)器人能夠自學(xué)新技巧。例如，即使機(jī)器人看不到，它也能通過(guò)觸摸表面來(lái)感知。每次觸摸都會(huì)改變電流，研究人員意識(shí)到他們可以跟蹤電流。

普渡大學(xué)機(jī)械工程副教授Xinyan Deng表示，“機(jī)器人基本上可以在不看周?chē)h(huán)境的情況下創(chuàng)建地圖。這可能對(duì)機(jī)器人在黑暗的地方尋找受害者的情況有所幫助，這意味著當(dāng)我們給機(jī)器人提供能力時(shí)，可以減少一個(gè)傳感器?！?/p>

研究人員將于5月20日在2019年IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議上展示他們的作品。

由于傳統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)的工作方式，無(wú)人機(jī)不能無(wú)限制縮小。他們無(wú)法產(chǎn)生足夠的升力來(lái)支撐他們的體重。

但蜂鳥(niǎo)并不使用傳統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)，它們的翅膀具有彈性。Deng表示，“物理學(xué)本質(zhì)上是不同的;空氣動(dòng)力學(xué)本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，具有高迎角和高升力。這使得小型飛行動(dòng)物能夠存在，并且我們也可以縮小撲翼機(jī)器人?！?/p> 解碼蜂鳥(niǎo)

研究人員多年來(lái)一直試圖解碼蜂鳥(niǎo)飛行，這樣機(jī)器人就可以在大型飛機(jī)無(wú)法進(jìn)入的地方飛行。2011年，由美國(guó)國(guó)防部DARPA委托的AeroVironment公司制造了一種機(jī)器人蜂鳥(niǎo)，它比真實(shí)的蜂鳥(niǎo)重，但速度不快，具有類(lèi)似直升機(jī)的飛行控制和有限的機(jī)動(dòng)性。它需要一個(gè)人一直都在遙控器后面監(jiān)控。

Deng的小組和她的合作者在蒙大拿州的多個(gè)夏天研究蜂鳥(niǎo)。他們記錄了關(guān)鍵的蜂鳥(niǎo)動(dòng)作，例如快速轉(zhuǎn)動(dòng)180度，并將它們轉(zhuǎn)換為機(jī)器人在連接到模擬時(shí)可以學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)算法。

對(duì)昆蟲(chóng)和蜂鳥(niǎo)物理學(xué)的進(jìn)一步研究使普渡大學(xué)的研究人員能夠制造出比蜂鳥(niǎo)更小的機(jī)器人，甚至像昆蟲(chóng)一樣小，而且不會(huì)影響它們飛行的方式。尺寸越小，機(jī)翼拍打頻率越大，飛行效率越高。

這些機(jī)器人擁有3D打印的機(jī)身，由碳纖維和激光切割膜制成的機(jī)翼。研究人員建造了一個(gè)重12克的蜂鳥(niǎo)機(jī)器人和另一個(gè)重1克的昆蟲(chóng)大小的機(jī)器人。蜂鳥(niǎo)機(jī)器人可以舉起超過(guò)自重的重量，高達(dá)27克。

設(shè)計(jì)具有更高升力的機(jī)器人為研究人員提供了更多的擺動(dòng)空間，最終可以添加電池和傳感技術(shù)，例如相機(jī)或GPS。目前，機(jī)器人在飛行時(shí)需要被束縛在能量源上，但這種情況不會(huì)持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間。

機(jī)器人可以像真正的蜂鳥(niǎo)一樣安靜地飛行，使它們更適合秘密行動(dòng)。機(jī)器人只需要兩個(gè)電機(jī)，可以獨(dú)立控制每個(gè)機(jī)翼，這就是飛行動(dòng)物在自然界中進(jìn)行高度敏捷操作的方式。

實(shí)際的蜂鳥(niǎo)有多組肌肉可以做動(dòng)力和轉(zhuǎn)向，但是機(jī)器人應(yīng)該盡可能輕，這樣就能以最小的重量獲得最大的性能。

機(jī)器人蜂鳥(niǎo)不僅可以幫助進(jìn)行搜索和救援任務(wù)，還可以反過(guò)來(lái)讓生物學(xué)家通過(guò)真實(shí)機(jī)器人的感官更可靠地在自然環(huán)境中研究蜂鳥(niǎo)。