加拿大28注册|加拿大28app下载:蜂鸟机器人用人工智能很快就能到达无人机无法

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  你友好的邻居蜂鸟。如果无人机有这样的组合,它们就能更好地穿过倒塌的建筑物和其他杂乱的空间,找到被困的受害者。

  普渡大学(Purdue University)的研究人员设计出了飞行机器人,它们的行为像蜂鸟一样,通过机器学习算法进行训练,这些算法基于蜂鸟每天自然使用的各种技术。

  这意味着,在模拟学习后,机器人“知道”如何像蜂鸟一样自己四处移动,比如辨别何时执行逃生操作。

  人工智能,结合灵活的拍动翅膀,也允许机器人自学新技能。例如,尽管机器人还看不见,但它通过触摸表面来感知。每一次接触都会改变电流,研究人员意识到他们可以跟踪电流。

  “机器人基本上可以在不看周围环境的情况下绘制地图。普渡大学机械工程副教授邓新燕(音译)说:“当机器人在黑暗的地方寻找受害者时,这可能会有所帮助——这意味着当我们赋予机器人视觉能力时,它少了一个传感器。”

  研究人员将于5月20日在蒙特利尔举行的2019年IEEE机器人和自动化国际会议上展示他们的研究成果。

  由于传统空气动力学的工作方式,无人机不可能变得更小。它们无法产生足够的升力来支撑自身的重量。

  但是蜂鸟不使用传统的空气动力——它们的翅膀是有弹性的。“物理学完全不同;空气动力学是固有的非定常,具有高迎角和高升力。这使得更小的、会飞的动物的存在成为可能,也使得我们缩小扑翼机器人的尺寸成为可能。”邓说。

  多年来,研究人员一直在努力破译蜂鸟飞行的密码,以便让机器人飞到大型飞行器飞不到的地方。2011年,受美国国防部高级研究计划局(DARPA)委托,美国航空环境公司(AeroVironment)制造了一款蜂鸟机器人,它比真正的蜂鸟重,但速度没那么快,具有直升机般的飞行控制和有限的机动性。它需要一个人一直在遥控器后面。

  邓的团队和她的合作者在蒙大拿州研究了蜂鸟几个夏天。他们记录了蜂鸟的关键动作,比如快速180度转弯,并将其转化为计算机算法,当机器人连接到模拟系统时可以从中学习。

  通过对昆虫和蜂鸟物理学的进一步研究,普渡大学的研究人员可以在不影响它们飞行方式的前提下,制造出比蜂鸟更小的机器人,甚至像昆虫那么小。邓说,体型越小,翅膀拍动频率越高,飞行效率就越高。

  这些机器人有3d打印的身体,由碳纤维和激光切割的薄膜制成的翅膀。研究人员已经制造出了一个重达12克的蜂鸟机器人——相当于成年蜂鸟的平均重量——和另一个重达1克的昆虫大小的机器人。蜂鸟机器人可以举起超过自身重量的27克重的物体。

  设计出具有更高升力的机器人,让研究人员有更多的回旋余地,最终可以添加电池和传感技术,比如摄像头或GPS。目前,这个机器人在飞行时需要被拴在一个能源上——但研究人员说,这不会持续太久。

  这些机器人可以像真正的蜂鸟一样悄无声息地飞行,这使得它们更适合秘密行动。他们在乱流中保持稳定,研究人员通过在油箱中测试动态缩放的机翼证明了这一点。

  这个机器人只需要两个马达,可以独立控制每一个翅膀,这就是飞行动物在自然界中高度敏捷的操作方式。

  “一只真正的蜂鸟有多组肌肉来做动力和转向,但是一个机器人应该尽可能轻,这样你就可以用最小的重量获得最大的性能,”邓说。

  蜂鸟机器人不仅能帮助完成搜救任务,还能让生物学家通过现实机器人的感官更可靠地研究自然环境中的蜂鸟。

  邓说:“我们从生物学中学习了如何制造机器人,现在,在机器人的帮助下,生物学发现可以实现。”

  这项工作的早期阶段,包括与蒙大拿大学Bret Tobalske小组合作进行的蒙大拿蜂鸟实验,都得到了美国国家科学基金会的资助。

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