BeeRotor：不依賴加速計的飛行機(jī)器人

人類保持平衡需要身體多個部位進(jìn)行配合，其復(fù)雜性和精密性無法直接復(fù)制到機(jī)器人身上。因此，機(jī)器人需要采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。無論地形多么崎嶇，都可以根據(jù)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(jìn)行導(dǎo)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，即通過復(fù)眼視網(wǎng)膜感知周圍環(huán)境的光流信息。

這種基于視覺的感知機(jī)制激發(fā)了研究者Fabien Expert和埃克斯·馬賽大學(xué)研究機(jī)構(gòu)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(fā)的飛行機(jī)器人BeeRotor。

該機(jī)器人重80g，長47cm。能夠沿著不平坦的地勢飛行，并通過安裝在“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。

為了更加精確復(fù)制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(jī)器人感知周圍環(huán)境。當(dāng)該機(jī)器人拍攝的像素低時，機(jī)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(shù)據(jù)構(gòu)建的三個反饋回路來為機(jī)器人導(dǎo)航。第一個通過視覺數(shù)據(jù)控制飛行高度。第二個，通過收集的地勢數(shù)據(jù)控制速度。最后一個用來保持平衡，以避免在沒有安裝加速計的情況下，急劇傾斜帶來的不穩(wěn)定破壞拍攝效果。

這些研究者表示，這些昆蟲也會像BeeRotor機(jī)器人一樣，采用反饋回路來導(dǎo)航，而可以不使用重力感知。而且該理論也被生物學(xué)實驗證實。同時，有人疑問，這些昆蟲可能是采用多種感知系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)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，昆蟲可以采取一種“輕量級的故障安全系統(tǒng)”或者“加速計的互補(bǔ)機(jī)制”進(jìn)行導(dǎo)航。

關(guān)于“基于光流傳感器而不是參考坐標(biāo)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(yè)期刊《生物靈感和生物模擬》上。

via：cnet

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