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受蜜蜂敏捷飞行能力的启发 科学家将开发能穿越狭小空间的无人机

在数千年的时间里,进化赋予了某些动物一些非常聪明的能力,机器人研究人员无休止地将这些生物作为灵感来源。研究小型下一代无人机的科学家们特别感兴趣的是蜜蜂等飞行昆虫,对这些小动物挤过狭小空间的方式有了新的认识,澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的一个团队想象着如何让飞行机器人做同样的事情。

在过去的几年里,我们已经看到了一些以蜜蜂为灵感的无人机研究的有趣进展。哈佛大学的RoboBee是世界上第一个昆虫大小的带翼机器人,早在2013年就展示了可控飞行,但最近又学会了如何潜入水下,甚至再次飞出水面。我们还看到研究人员希望通过蜜蜂来提高无人机的避障能力,并通过在无人机上覆盖粘性凝胶,让无人机协助授粉工作。

新南威尔士大学的研究重点在于大黄蜂在空中移动时的自我意识。研究小组对这种昆虫能够改变姿势在狭小的空间中飞行的方式很感兴趣,而且这种方式表现出对自己身体形状和大小的最高意识。

“以前的研究表明,复杂的过程,如对自我尺寸的感知,是由认知驱动的,并且只存在于具有大大脑的动物中,”该研究的主要作者Sridhar Ravi博士说。“然而,我们的研究表明,小昆虫的大脑更小,可以理解它们的身体大小,并在复杂的环境中飞行时使用这些信息。”

研究人员表示,这是第一次在飞行的无脊椎动物中观察到这种行为。他们通过研究大黄蜂,发现它们已经被训练成可以通过隧道和不同宽度的缝隙飞行,包括比它们翼展小得多的空间。

通过该团队所谓的 “横向窥视”,发现蜜蜂在接近时扫描缝隙,并建立一个全面的“地图”,然后改变身体方向,使其通过洞口,而不是正面攻击它。研究人员将其比作人类可能会旋转肩膀以适应狭窄的门洞。

“昆虫是机器人的奇妙模型,因为它们拥有超乎寻常的小脑,却能执行过于复杂的任务,” Ravi说。“几千年来,大自然的昆虫进化出了一些惊人的属性。我们现在面临的挑战是,看看我们如何利用这一点,将类似的编码应用于未来的机器人系统,增强它们在自然界中的性能。”

该研究发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

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