微型蜂鸟机器人靠AI算法飞行 自动躲避障碍物
 

              近日，据外媒报道，普渡大学研究团队根据蜂鸟的身体构造和行为模式，制造了一款仿生蜂鸟机器人。无论从形态、动作，都非常逼真。使用机器学习算法进行训练，仿生机器人“知道”如何像蜂鸟一样自行移动，例如辨别何时执行逃生机动。

 

使用机器学习算法，可以自动执行机动动作

      
               其实蜂鸟机器人并非普渡大学首创，科学家对蜂鸟的研究由来已久。2011年，由美国国防部DARPA委托AeroVironment公司制造了一款蜂鸟机器人，但比较重，速度也不快，需要有人进行远程操控。操作方式类似直升机，可以实现有限的机动性。

 

              但是Deng研究团队开发的这款仿生蜂鸟机器人，重量仅为12g，和一只成年蜂鸟体重相当，却可以举起27克的物体。使用两个电机用来独立控制每个机翼，也是借鉴了飞行动物在自然界中实现高度敏捷性机动的原理。

      
             *关键的是，这款蜂鸟机器人使用机器学习进行训练，不仅可以学会蜂鸟的动作，还可以学到蜂鸟做出该动作的意图。这意味着从模拟中学习之后，仿生机器人“知道”如何像蜂鸟一样自行移动，例如辨别何时执行逃生机动。

      
              人工智能与灵活的扑翼相结合，也让机器人能够自学新技巧。例如，虽然机器人没有视觉传感器无法看见，但可以通过触摸表面来感知物体。每次触摸都会改变电流，研究人员意识到，可以通过跟踪电流变化来获知障碍物边界。

      
               Deng教授说，这款机器人可以在看不到周围环境的情况下绘制地图。也就是说，这款机器人可以节省一个视觉传感器，那么在完全黑暗的场景下寻找受害者就非常有用了。这意味着不仅仅可以节省成本，还可以降低设计难度和工艺流程的复杂度。

 打印制作工艺

      
              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认为他们能够制造出比蜂鸟更小的机器人，像昆虫一样小，却不会影响它们飞行的方式。而且Deng声称尺寸越小、机翼拍打频率越高，飞行效率越高。

      
              在制作工艺方面，采用了3D打印的机身，由碳纤维和激光切割膜制成的机翼。

      
              该机器人可以像真正的蜂鸟一样静静地飞行，使它们更适合秘密行动。他们通过湍流保持稳定，研究人员通过测试油箱中动态缩放的机翼证明了这一点。

      
             Xinyan Deng教授在天津大学获得本科学位，并在加州伯克利获得博士学位，目前在普渡大学任职机械工程副教授。由她带领的研究团队和在蒙大拿州花费了好几个夏天的时间研究蜂鸟。

未来将配上电池和传感器

      
             他们记录了蜂鸟的关键动作，例如快速的180度旋转、并将它们转换为机器人在连接到模拟时可以学习的算法。
      
             Deng说，蜂鸟有多组肌肉可以做动力和转向。机器人应该尽可能的减轻体重，从而可以在*小的重量下获得*大的性能。

      
             研究人员表示，虽然目前机器人在飞行时需要电线来提供动力，但这种情况不会持续太长时间。
      
            机器人可以像真正的蜂鸟一样静静地飞行，使它们更适合秘密行动。他们通过湍流保持稳定，研究人员通过测试油箱中动态缩放的机翼证明了这一点。

      
            单纯从目前该机器人的功能来看，似乎和无人机非常类似。然而蜂鸟机器人可以实现很多无人机无法完成的任务。

       无人机受到螺旋桨的限制，体积很难缩小到蜂鸟机器人相同大小，而蜂鸟不使用传统的空气动力学，它们的翅膀具有弹
 性，可以将体积做的非常小。
      
             机器人蜂鸟不仅可以帮助进行搜索和救援任务，还可以让生物学家通过真实机器人的感官更可靠地在自然环境中研究蜂鸟。
      
              设计具有更高升力的机器人为研究人员提供了更多可操作的空间。未来还可以添加电池和传感器，例如相机和GPS。

      
              这款机器人将会在“2019年IEEE国际机器人与自动化大会”上亮相，Xinyan Deng团队将在大会上进行presentation。
      
              研究人员已经将模拟器在Github上开源，要求Python 3，模拟器引擎使用DART，接口使用pydart2。