蝙蝠奇怪的翅膀启发了这款无人机

蝙蝠是动物界最不寻常的飞行者之一。与鸟类不同，这种毛茸茸的飞行哺乳动物可以动态地重塑和变形翅膀，以获得最大的力量并悬停在原地。它们的翅膀柔软的膜更像人类的手臂而不是鸟的翅膀，也非常灵活，这意味着蝙蝠可以塑造自己的轮廓以挤进狭小的走廊。

现在，来自东北大学的研究人员正利用这些独特元素，将其应用于名为“Aerobat”的全自动飞行无人机。最终，他们相信，这款受蝙蝠启发的机器人可用于穿越下水道隧道、洞穴和其他狭窄的走廊，而这些地方目前的飞行机器人基本上无法进入。

蝙蝠的飞行能力“根本不同”

研究人员上个月底在《国际机器人研究杂志》上发表了他们的研究成果，他们使用刚性和柔性 3D 打印材料的组合来构成 Aerobat 机翼的基础。就像现实生活中的复制品一样，Aerobat 的薄而灵活的机翼在向下飞行时会展开，在向上飞行时会收缩。根据论文，这种运动会产生“周期性气流”，用于最大限度地提高净正空气动力。结果是一种高效的飞行维持方法。

“一些文献将蝙蝠的飞行描述为空中舞蹈，”东北大学电气与计算机工程副教授、论文第一作者 Alireza Ramezani 在一份声明中说道。“它们不只是飞行，它们还能在空中非常镇定地舞蹈。它们试图操纵流畅的环境，这是蝙蝠独有的。”

除了机翼，Aerobat 还使用摄像头来确定其位置和方向。然后使用一组机载计算机进行自动飞行控制。人类仍然需要手动决定 Aerobat 的最终目的地。然而，一旦确定了目的地，机器人蝙蝠就会拍打翅膀，完全自主地导航到目的地。然后，Aerobat 可以悬停在原地，并使用一组传感器收集有关其环境的数据。

“整个想法是设计出可以在极其狭窄和受限的环境中运行的仿生无人机，”拉梅扎尼说。过去三年来，拉梅扎尼一直在研究如何将蝙蝠的动作融入飞行装置。2017 年《自然》杂志的一篇文章介绍了 Aerobat 的早期原型版本“蝙蝠机器人”。

现代机器人从生物中汲取灵感

科学家们对从大自然中获取灵感并不陌生。以前受鸟类启发的四轴飞行器使用鹰爪和趾垫来抓住壁架并平稳降落在任何地方。其他研究人员已经开发出基于长腿蜘蛛、蟑螂、狗和早已灭绝的海洋生物的机器人，仅举几例。在每一个案例中，生物自然产生的优雅运动和功能都在帮助研究人员解决现实世界的问题。

对于 Aerobat 来说，这可能意味着有一天会被用来收集下水道系统或其他难以进入的基础设施区域的数据。研究人员表示，他们的机器人还可以配备深度感应摄像头，用于环境监测。如果成功，Aerobat 将加入越来越多用于监测核设施和其他人类无法进入的危险区域的新型机器人行列。

“问题是我们周围的环境很狭窄，而且我们没有能够帮助我们进行遥感和其他应用的快速机器人，”拉梅扎尼说。