昆虫启发了下一代微型无人机

| 2022年3月17日
黑色和黄色机械机器人蜜蜂的3D插图
黑色和黄色机械机器人蜜蜂的3D插图. 图片:在上面.

快速三平台堪培拉分校的研究人员正在从大自然中汲取灵感,创造出下一代无人机,可用于精准农业等多种领域, 搜寻及救援, 野生动物监测.

In 一个澳大利亚研究委员会资助的项目, 这个由快速三平台堪培拉分校的Matt Garratt教授和Sridhar Ravi博士以及昆士兰大学的Mandyam Srinivasan教授组成的研究小组正在将昆虫使用的基于视觉的飞行控制策略应用于微型机器人系统. 这将使它们能够在复杂的环境中自主导航.

它遵循 快速三平台堪培拉分校最近领导的一项研究 这证明了昆虫, 比如蜜蜂, 识别道路上的障碍物,巧妙地避免碰撞.

尽管它们很小, 昆虫拥有快速评估环境和躲避潜在障碍的非凡能力. 机器人专家马特·高拉特教授解释说,这些对小型机器人来说是很有价值的特征.

“当昆虫在狭窄的间隙和杂乱的区域飞行时,它们似乎使用简单的轻量级方法来躲避障碍物,高拉特教授说.

“快速三平台登录之所以这样判断,是因为它们的大脑非常小,不像人类等大型动物那样具有立体视觉.

“快速三平台登录认为这些轻量级方法可以在小型机器人(如微型飞行器)上安装小型处理器和微型摄像头,以提供自主导航能力.”

高拉特教授说,小型机器人有几个优点. 除了能够通过狭小的空间, 它们的尺寸使它们的操作更安全,因为碰撞的影响大大降低了.

它们使用的材料也更少,生产成本也更低.

“快速三平台登录有信心,以昆虫为灵感的概念将会奏效,因为昆虫本身在自主飞行方面非常成功,显然不依赖于GPS等人造基础设施,高拉特教授说.

他说,许多理论都与光流或图像运动有关,以及昆虫如何利用它们来判断障碍物.

“基本原理是,在昆虫的视野中,近处的物体比远处的物体移动得更快,他说.

“一旦快速三平台登录对昆虫是如何做的有了假设, 然后快速三平台登录可以在机器人上进行测试通过编写一个方程来得到假设, 或者使用神经网络之类的东西, 哪一个在模拟中首先被训练来完成任务.”

机械昆虫的原型, 旁边的一美元硬币,表明身体比硬币小.
快速三平台堪培拉分校的机械昆虫原型.

他们的目标是生产出仅使用视觉传感,而不需要GPS等额外基础设施的机器人,可以安全地通过狭小空间.

“传统方法使用激光测距仪和雷达等传感器, 可能会很重, 价格昂贵,有时还很危险,因为它们会释放辐射,高拉特教授说.

实际应用是广泛而多样的. 能够在杂乱空间导航的小型机器人可以应用于精准农业, 搜寻及救援, 包裹递送, 安全巡逻, 环境和野生动物监测, 还有电影制作.

作为一项多学科研究, 该项目不仅旨在为机器人技术做出贡献, 同时也为生物科学,特别是动物行为提供了深刻的见解.

“该项目将试图阐明在复杂世界中移动时支撑动物行为和决策框架的显著感官线索,拉维博士说.

斯里尼瓦桑教授说,这些发现对一系列领域都很有价值.

“ARC的资金汇集了一个多学科团队, 由工程师和生物学家组成, 创造一种协同作用,不仅能促进快速三平台登录对动物视觉和导航的理解, 同时也为生物飞行器的设计铺平了道路,他说.

 

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