昆虫激发了下一代微型无人机的灵感

| 2022年3月17日
一个黑色和黄色机械机器人蜜蜂的3D插图
一个黑色和黄色机械机器人蜜蜂的3D插图. 图片:在上面.

澳大利亚快速三平台堪培拉分校的研究人员正从大自然中汲取灵感,制造下一代无人机,这些无人机可用于精准农业等多种领域, 搜索和救援, 和野生动物监测.

In 澳大利亚研究委员会资助的一个项目, 堪培拉快速三平台的Matt Garratt教授和Sridhar Ravi博士以及昆士兰大学的Mandyam Srinivasan教授组成的研究团队,正在将昆虫使用的基于视觉的飞行控制策略应用到微型机器人系统中. 这将使它们能够在复杂的环境中自主导航.

它遵循 快速三平台堪培拉分校最近领导的研究 这说明了昆虫是如何, 如蜜蜂, 识别他们路上的障碍物,并巧妙地避免碰撞.

尽管它们很小, 昆虫具有快速评估环境和躲避潜在障碍的非凡能力. 机器人专家马特·加勒特教授解释说,这些特性对于小型机器人来说很有价值.

“昆虫似乎使用简单的轻量级方法来躲避障碍,同时飞过狭窄的缝隙和杂乱的区域,高拉特教授说.

“快速三平台登录之所以这么判断,是因为它们的大脑非常小,不像人类这样的大型动物有立体视觉.

“快速三平台登录认为这些轻量级的方法可以在微型飞行器等小型机器人上的小型处理器和微型摄像机上运行,以提供自主导航能力.”

Garratt教授说小型机器人有几个优点. 除了能够穿过狭小的空间之外, 它们的尺寸使其操作更安全,因为碰撞的影响大大减少.

它们使用的材料也更少,生产成本也更低.

“快速三平台登录有信心这种以昆虫为灵感的概念会成功,因为昆虫在自主飞行方面非常成功,而且显然不依赖于GPS等人造基础设施,高拉特教授说.

他说,许多理论都与光流或图像运动有关,以及昆虫如何利用这些来判断障碍物.

“基本的想法是,在昆虫的视野中,近处的物体会比远处的物体移动得更快,”他说.

“一旦快速三平台登录对昆虫是如何做的有了假设, 然后快速三平台登录可以在机器人上通过编写方程来验证这个假设, 或者使用神经网络之类的东西, 谁是第一个被训练在模拟的任务.”

一个机械昆虫的原型, 旁边是一美元硬币,表明身体比硬币小.
快速三平台堪培拉分校的机械昆虫原型.

他们的目标是制造出能够仅通过视觉感知而无需GPS等额外基础设施就能安全地通过狭小空间的机器人.

传统方法使用激光测距仪和雷达等传感器, 可能很重, 价格昂贵,有时还很危险,因为它们会散发辐射,高拉特教授说.

实际应用是广泛而多样的. 能够在杂乱空间中导航的小型机器人可以应用于精准农业, 搜索和救援, 包裹递送, 安全巡逻, 环境及野生动物监测, 和电影制作.

作为一项多学科研究, 该项目不仅旨在为机器人技术做出贡献, 但也为生物科学——尤其是动物行为——提供了洞见.

“该项目将试图阐明动物在复杂世界中移动时,支撑其行为和决策框架的重要感官线索,拉维博士说.

斯里尼瓦桑教授说,这些发现对许多领域都有价值.

来自ARC的资金汇集了一个多学科的团队, 由工程师和生物学家组成, 创造一种协同作用,不仅能提高快速三平台登录对动物视觉和导航的理解, 同时也为仿生飞行器的设计铺平了道路,”他说.

 

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