受蜜蜂敏捷飛行能力的啟發科學家將開發能穿越狹小空間的無人機
在數千年的時間裡,進化賦予了某些動物一些非常聰明的能力,機器人研究人員無休止地將這些生物作為靈感來源。研究小型下一代無人機的科學家們特別感興趣的是蜜蜂等飛行昆蟲,對這些小動物擠過狹小空間的方式有了新的認識,澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)的一個團隊想像著如何讓飛行機器人做同樣的事情。
在過去的幾年裡,我們已經看到了一些以蜜蜂為靈感的無人機研究的有趣進展。哈佛大學的RoboBee是世界上第一個昆蟲大小的帶翼機器人,早在2013年就展示了可控飛行,但最近又學會瞭如何潛入水下,甚至再次飛出水面。我們還看到研究人員希望通過蜜蜂來提高無人機的避障能力,並通過在無人機上覆蓋粘性凝膠,讓無人機協助授粉工作。
新南威爾士大學的研究重點在於大黃蜂在空中移動時的自我意識。研究小組對這種昆蟲能夠改變姿勢在狹小的空間中飛行的方式很感興趣,而且這種方式表現出對自己身體形狀和大小的最高意識。
“以前的研究表明,複雜的過程,如對自我尺寸的感知,是由認知驅動的,並且只存在於具有大大腦的動物中,”該研究的主要作者Sridhar Ravi博士說。“然而,我們的研究表明,小昆蟲的大腦更小,可以理解它們的身體大小,並在復雜的環境中飛行時使用這些信息。”
研究人員表示,這是第一次在飛行的無脊椎動物中觀察到這種行為。他們通過研究大黃蜂,發現它們已經被訓練成可以通過隧道和不同寬度的縫隙飛行,包括比它們翼展小得多的空間。
通過該團隊所謂的“橫向窺視”,發現蜜蜂在接近時掃描縫隙,並建立一個全面的“地圖”,然後改變身體方向,使其通過洞口,而不是正面攻擊它。研究人員將其比作人類可能會旋轉肩膀以適應狹窄的門洞。
“昆蟲是機器人的奇妙模型,因為它們擁有超乎尋常的小腦,卻能執行過於復雜的任務,” Ravi說。“幾千年來,大自然的昆蟲進化出了一些驚人的屬性。我們現在面臨的挑戰是,看看我們如何利用這一點,將類似的編碼應用於未來的機器人系統,增強它們在自然界中的性能。”
該研究發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。