蝙蝠耳朵或能为机器人和自动驾驶汽车带来新的传感技术

蝙蝠耳朵或能为机器人和自动驾驶汽车带来新的传感技术

蝙蝠——你知道我们喜欢它们——拥有非凡的能力,它们可以在飞行过程中快速转弯、盘旋和俯冲,躲避障碍物并从空中抓取食物。工程师们希望赋予机器人和自动驾驶汽车这种能力,他们从蝙蝠耳朵中寻找灵感。

大多数蝙蝠使用回声定位来寻找猎物和导航,生物学家发现,蝙蝠的翼部与它们的精确动作有很大关系。但也有越来越多的证据表明,蝙蝠可以存储并快速计算感官信息,就像猎犬用皱巴巴的脖子捕捉气味一样。蝙蝠的耳朵特别适合捕捉空气中的声音和振动。弗吉尼亚理工大学机械工程助理教授罗尔夫·穆勒 (Rolf Mueller) 表示,这些特征的几何形状可能对自主飞行系统有用。

大多数自主系统都配有激光、声纳或摄像机,它们可以提供大量的二维和三维数据流,帮助机器人或飞机感知其位置和必须面对的障碍物。但有时信息量太大,可能会让系统必然很小的机载计算机不堪重负。然而,蝙蝠可以非常快速地计算所有这些输入。它们的耳罩从小到大,可能有助于它们做到这一点,耳罩上的脊、凹槽和襟翼可以帮助它们感知周围环境。有些蝙蝠还有“鼻叶”,即从鼻子上长出的小皮瓣,据信它们对空气中的振动很敏感。

蝙蝠发出的超声波会从这些脊状物和翼状物上反弹,并根据声波的频率和脊状物或翼状物的形状以某种模式衍射。穆勒在弗吉尼亚理工大学的一则新闻报道中解释说,蝙蝠能够以声速过滤这些输入,在瞬间决定转向还是俯冲。

穆勒正在研究蝙蝠对“旁瓣”的使用,旁瓣是指向远离最敏感的听觉中枢的次级耳结构。这些结构显然增强了它们的听觉。在大多数雷达系统中,旁瓣被认为是一种产生噪音的干扰,但穆勒的蝙蝠研究表明它们可能很有用。他说,了解蝙蝠的生理学可以带来更好的仿生学,从而实现可定制的传感系统。

弗吉尼亚理工大学研究杂志

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