【據(jù)美國sciencedaily網(wǎng)站2015年3月10日報(bào)道】法國國家科學(xué)研究中心(CNRS)與馬賽大學(xué)運(yùn)動科學(xué)研究所首創(chuàng)了能飛躍非平坦地形、采用視覺穩(wěn)定、不帶加速計(jì)且無需測量速度或高度來調(diào)整速度并跟隨地形的系留飛行機(jī)器人“蜜蜂機(jī)器人”(BeeRotor,質(zhì)量80克、長47厘米)。該機(jī)用受有翅昆蟲視力啟發(fā)研制的光流傳感器調(diào)節(jié)速度與避障:全憑自己在不平坦隧道中沿墻壁運(yùn)動規(guī)避極陡的傾斜障礙飛行。為達(dá)此目標(biāo),研究者們模仿昆蟲能力,在飛行時(shí)采用沿途風(fēng)景作參照(稱光流,沿高速公路驅(qū)車時(shí)該規(guī)律很容易觀察到:前方視圖相當(dāng)穩(wěn)定而向兩旁看時(shí),視圖消逝得越來越快,在與車身呈90°方向達(dá)最大值)。
為測量光流,“蜜蜂機(jī)器人”僅在眼頂部和底部分布式安裝了24個(gè)發(fā)光二極管(或像素),使之能探測環(huán)境以及其運(yùn)動中的差異。像昆蟲那樣,標(biāo)志著背景特征從一個(gè)像素移動到另一個(gè)像素的速度提供了光流的角速度,光流增大意味著機(jī)器人速度也正在增大或相對于障礙物的距離正在縮短。通過一個(gè)控制大腦,BeeRotor有三條反饋回路充當(dāng)直接利用光流的三個(gè)不同反應(yīng):第一條反饋回路使它改變高度以跟隨地面或天花板;第二條控制機(jī)器人速度以適應(yīng)所飛隧道尺寸;第三條回路用一臺專用馬達(dá)穩(wěn)定與當(dāng)?shù)仄露认嚓P(guān)的眼;使該機(jī)器人總是獲得獨(dú)立于俯仰度的最佳可能視野。研究者們據(jù)此提出解釋昆蟲飛行而無需加速計(jì)新的生物學(xué)可信假說:似于該機(jī)器人使用的反饋回路,有翼昆蟲利用來自光流的提示保持穩(wěn)定。該機(jī)工業(yè)應(yīng)用前景:加速計(jì)以及含加速計(jì)的慣性參照系統(tǒng)對極小的機(jī)器人過重和龐大,不適用于重量只有10克左右(如檢查管道)的機(jī)器人;在太空行業(yè),不必更新加速計(jì),光流傳感器可作為太空任務(wù)失敗發(fā)生時(shí)的超輕備份系統(tǒng)。
該機(jī)特點(diǎn):(1)具有3個(gè)自由度(俯仰、高度和向前)的該機(jī)器人繞與臂相聯(lián)、由機(jī)器人自己驅(qū)動的軸飛行;(2)在光流情況下,反饋回路利用流程輸出以計(jì)算此時(shí)每個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的輸入。這抑制光流中的變化,被稱為負(fù)反饋回路。(3)慣性參照系統(tǒng)當(dāng)導(dǎo)航儀用,能處理裝置運(yùn)動(加速度和角速度)的測量以估計(jì)其方向(側(cè)滾角、俯仰角和迎角)。(4)以下正出版的論文部分解決了一個(gè)主題:采用非萬向、生物激發(fā)光流傳感器的次佳登月GNC。