仿生眼穩(wěn)定機(jī)器人飛行

【據(jù)美國(guó)sciencedaily網(wǎng)站2015年3月10日?qǐng)?bào)道】法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）與馬賽大學(xué)運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究所首創(chuàng)了能飛躍非平坦地形、采用視覺(jué)穩(wěn)定、不帶加速計(jì)且無(wú)需測(cè)量速度或高度來(lái)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(zhǎng)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(dòng)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(lái)越快，在與車身呈90°方向達(dá)最大值）。

為測(cè)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(cè)環(huán)境以及其運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(duì)于障礙物的距離正在縮短。通過(guò)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(tái)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(wú)需加速計(jì)新的生物學(xué)可信假說(shuō)：似于該機(jī)器人使用的反饋回路，有翼昆蟲利用來(lái)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(duì)極小的機(jī)器人過(guò)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(dòng)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(dòng)（加速度和角速度）的測(cè)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(wàn)向、生物激發(fā)光流傳感器的次佳登月GNC。