微型空中無人機有許多潛在用途，但由於其機載處理能力微乎其微，因此其導航能力受到嚴重限制。科學家從螞蟻等覓食昆蟲身上汲取靈感，著手解決這個限制。除此之外，微型無人機有朝一日還可能執行在災難現場搜尋倖存者、在危險環境中執行偵察任務，甚至為農作物授粉等任務。幾乎在所有情況下，它們都需要自主飛往特定區域，然後返回基地。

在返回基地方面，目前的導航選擇包括在戶外使用全球定位系統，或在室內使用尋路信標模組進行無線通訊。不過，全球定位系統無法在室內環境中運作，而且大多數建築物都不可能預先安裝尋路模組。

大型無人機可以利用光達和電腦視覺系統，在飛行途中繪製周圍環境的三維地圖，然後再沿著地圖返回。然而，繪製這樣的地圖需要大量的處理能力和內存，而微型無人機的微處理器根本無法提供這樣的能力。

先前提出的替代方案是，讓無人機在出發時簡單地拍攝一系列周圍環境的快照。在返回途中，假設無人機沿著相同的路線飛行，它們只需按照拍攝快照的相反順序尋找快照中的地標。雖然這是一種更有效的導航方法，但所需的快照數量仍然需要內建大容量的記憶體。

為了大幅減少這個數字，荷蘭代爾夫特理工大學（TU Delft）的科學家研究了螞蟻和其他覓食昆蟲。螞蟻在離開蟻群時會記住身邊的景象，但它們也會（粗略地）計算在這些快照之間所走的步數。

這個步數計算過程稱為”odometry”，可以讓它們拍攝的快照數量大幅減少。它們只需將周圍環境與一張快照相匹配，記下步數，然後檢查下一張快照。這個過程在一個又一個快照中重複，直到昆蟲到達自己的群落。

在Tom van Dijk 和Guido de Croon 教授的帶領下，代爾夫特理工大學的研究小組將同樣的原理應用到了56 克（2 盎司）重的CrazyFlie微型四旋翼飛行器上，並為其配備了全向網路攝影機.當然，航拍無人機不會走路，所以直升機不能像螞蟻一樣數步。

De Croon 告訴我們：「在測距方面，我們的無人機與蜜蜂的做法類似，它將光流確定的運動進行整合。為此，我們的機器人有一個向下指向的小型攝像頭，可以跟踪視野中事物經過的速度”。更重要的是，這台攝影機還能追蹤地面從其下方經過的方向。

回程時，一旦無人機確定自己已經飛過了一張快照中記錄的距離/方向，它就會將當前的相機影像與下一張快照進行比較。考慮到飛機在返航途中難免會有些偏移，它會修正航向，直到兩幅影像幾乎完全吻合。

「假設眼前有一棵樹，而它在快照影像中比當前影像大。那麼無人機就需要向那棵樹移動，因為它在影像中也會變大，」de Croon 解釋。

在室內環境中以這種方式導航，無人機能夠沿著蜿蜒曲折的100 公尺（328 英尺）障礙路線自主返回基地，僅使用了1.16 千字節的內存–這遠遠超出了大多數商用微型無人機的容量。事實上，據說這架四旋翼無人機現在保持著最輕的基於視覺導航的無人機記錄。

您可以在下面的影片中看到它的實際操作。有關這項研究的論文最近發表在《科學機器人學》（Science Robotics）雜誌上。