内置传感器等部件仿生蝙蝠机器人可实现自主飞行 _知识百科

近年来，已经有越来越多的仿生机器人面市，如模仿夜猴跳跃能力的“跑酷”机器人、模仿章鱼的软体机器人等。最近，美国加州工学院的研究团队研发出了一款仿生蝙蝠机器人Bat Bot B2 。其外形和飞行动作，与真蝙蝠非常相似，可自动飞行，其研究成果发表在新一期的《科学机器人》杂志上。

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Bat Bot B2仿生蝙蝠机器人，资料图
据悉，这款仿生蝙蝠拥有复杂的襟翼，是一种完全自我控制、可实现自主导航的机器人。它有一个机载计算机和几个传感器，使其在环境中飞行过程中自我定位，以及确定肘、臀部和关节的相对位置。研究人员没有为Bat Bot B2每个关节安装制动器，而只是为翼关节安装了制动器，从而使机体更薄、更轻，使其总重仅93克。

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Bat Bot机器人构造。图中， A图是一个机载计算机和几个传感器，可使B2在环境中实现自主导航。 B图是动态模量分析。 C图是定制硅基薄膜和嵌入式碳纤维。资料图
机身构造
具体来说，该蝙蝠机器人无人机由一块微处理器、一个6自由度惯性测量单元、5个直流电机、碳纤维框架、3D打印零部件组成、硅基薄膜机翼等组成，飞行起来酷似一只蝙蝠。
据研发人员介绍，为实现蝙蝠机器人的自主飞行，它采用了机载的定制电子部件，导航和控制算法在主控板上实时运行，而处理传感器数据和控制制动器用的则是单独的数据采集器。其中，传感器包含有一个惯性测量装置（IMU）和五个位于肘部、臀部和翅膀关节处的磁编码器。

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B2飞行机制和电子结构概述。 A图：B2的飞行机制和它的DOFs 。 B图：臂翼只保持一个致动运动，该动作是由位于肩部的主轴机制产生的推拉运动。 C图：腿部机制。 D图：B2的电子结构。资料图
飞行机制
至于这款机器人的飞行机制，也是模拟了蝙蝠飞行时翅膀的复杂动作，使其可像真正的蝙蝠那样在空中飞行和转弯。它全身只有9个关节连接处，而蝙蝠则有40个。据了解，其骨头是用碳素纤维制成的，翅膜则由定制的硅树脂材料制成，厚度仅56微米。
【内置传感器等部件仿生蝙蝠机器人可实现自主飞行】该机器人的飞行过程由计算机操控，飞行时长则受电池容量限制。不过，目前这款蝙蝠机器人模型还是太容易破损，无法投入现实生活中使用，但日后经过加工完善，会有很好的应用。

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该机器人模仿了蝙蝠飞行时翅膀的复杂动作。资料图
功能及改进
目前，蝙蝠机器人可以完成平稳飞行、巡航（直线飞行的同时以高至10赫兹的速率拍动翅膀）、倾斜飞行、急速俯冲等多类动作。
不过，目前，它还依赖视觉传感器来感知周围环境。今后，科研人员将对它进行多方面的改进。开发团队称，让这款无人机严格模仿蝙蝠飞行不是他们的目标。团队成员计划从生物系统学习，以改进当前的技术和设计的小型空中无人机。例如，可以使用蝙蝠的机翼变形机制，使用独立的机翼折叠和腿部运动来提出更好的飞行方式，从而控制未来的飞机。

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蝙蝠机器人无障碍俯冲飞行时的GIF图，资料图
未来应用
在未来，工程师们希望这种高度灵活机动的机器人，能够替代四旋翼无人机，成为人类的好帮手。相比四旋无人机，蝙蝠机器人不使用高速转动的机翼或发出任何其他响亮声音，所以它相对不会引人注目。另外，其机翼可变成任何形状，以在建筑勘测中避开横梁，且能自主飞行，因此可在危险区域更高效地进行侦查，帮助救灾。

内置传感器等部件 仿生蝙蝠机器人可实现自主飞行

内置传感器等部件仿生蝙蝠机器人可实现自主飞行