BeeRotor：不依賴加速計的飛行機器人

人類保持平衡需要身體多個部位進行配合，其複雜性和精密性無法直接複製到機器人身上。因此，機器人需要採用加速計測量重力加速度，獲取自身橫向和縱向傾斜的角度，從而保持地平線的水平。無論地形多麼崎嶇，都可以根據重力來保持平衡。
雖然有研究指出，飛行的昆蟲是通過重力來感知方向進行導航，實際上，這些研究也表明，這些昆蟲也大部分通過視覺控制飛行，即通過複眼視網膜感知周圍環境的光流信息。

這種基於視覺的感知機制激發了研究者Fabien Expert和埃克斯·馬賽大學研究機構Institut des Sciences du Mouvement Etienne-Jules Marey的Franck Ruffier，他們共同打造了一款受到蜜蜂飛行啟發的飛行機器人BeeRotor。

該機器人重80g，長47cm。能夠沿着不平坦的地勢飛行，並通過安裝在“眼睛”部分的光流傳感器（Optical Flow Sensor）避開障礙物。雖然不測量重力和加速度，但是通過該傳感器直接“看到”它的地理位置。

為了更加精確複製昆蟲通過感知光流信息控制飛行的能力，研究者們在BeeRotor的“眼睛”上下方安裝了24個光電二極管，讓機器人感知周圍環境。當該機器人拍攝的像素低時，機器人可以決定增加像素或者減少拍攝對象的距離。
此外，還有利用光流傳感器所收集的數據構建的三個反饋迴路來為機器人導航。第一個通過視覺數據控制飛行高度。第二個，通過收集的地勢數據控制速度。最後一個用來保持平衡，以避免在沒有安裝加速計的情況下，急劇傾斜帶來的不穩定破壞拍攝效果。

這些研究者表示，這些昆蟲也會像BeeRotor機器人一樣，採用反饋迴路來導航，而可以不使用重力感知。而且該理論也被生物學實驗證實。同時，有人疑問，這些昆蟲可能是採用多種感知系統進行導航，而不僅僅是重力或者光流信息一種方式。研究也指出，在某些情況下，昆蟲可以採取一種“輕量級的故障安全系統”或者“加速計的互補機制”進行導航。

關於“基於光流傳感器而不是參考座標或加速計的崎嶇地形飛行移動”研究成果將會被刊登在英國專業期刊《生物靈感和生物模擬》上。

via：cnet


資料來源：雷鋒網
作者/編輯：橙太白