普渡大学研发出最逼真的蜂鸟机器人

四旋翼无人相信大家都知道，但是困扰四旋翼无人机进一步发展的是它的体积和重量问题，在目前的设计中，传统四旋翼无人机依靠传统的空气动力学进行工作，这也导致其不能制造的无限小，因为制造的越小就不能产生足够的升力来支撑它们的重量。

近日，普渡大学的研究人员发表了一篇论文阐述了他们近期的研究成果，其依托于仿生学的原理，模仿蜂鸟的运动研究出一种蜂鸟无人机，能够实现像机器人一样进行操纵。

为什么要模仿蜂鸟而不是其他的鸟类呢？蜂鸟与其他鸟类飞行方式不同，它是鸟类中唯一可以向后飞行的种类，蜂鸟的身体特别小，其飞行原理与传统空气动力学不同，蜂鸟可以通过快速振动翅膀在空中进行悬停，大概每秒中可振动15—80次。因此研究人员借鉴蜂鸟飞行原理设计了新型蜂鸟机器人。

事实上，关于蜂鸟机器人的研究早在198年就已经开始，最初由美国国防部的研究所进行开发的一种无铰链刚性旋翼概念机，最初的一代无人机能够进行垂直起降。

而后在2009年由日本科学家研发出了真正意义上的蜂鸟机器人，其可在空中进行悬停，真正的模仿蜂鸟飞行特点而实现。2011年，有40年历史的飞行器制造公司、位于美国加州的航空环境公司（AeroVironment）研发了名为“纳米蜂鸟（Nano Hummingbird）”的无人机，当年被时代杂志评为50大创新发明之一。

而此次的研究创新与之前的研究有很多不同之初，由普渡大学研发的蜂鸟无人机，是通过物理模拟和人工智能衍生的算法进行控制，机身采用3D打印技术制成，而机翼（170毫米跨度）采用碳纤维框架支撑 ，并结合激光切割膜制成，具有很高的灵活性和弹性。仅使用两个执行器，每个机翼一个，并且带有传感器（磁性传感器，陀螺仪，加速度计）和MCU。

蜂鸟最大的特点就是可以向后飞行，同时偏航180°并重新稳定，机翼节拍都需要四分之一秒。因此该机器人的控制是非常困难的，研究人员通过基于模型的非线性控制进进行名义控制，同时通过AI在模拟训练中进行强化学习，并不断优化使得系统更加稳定，此方法有效的实现了控制，并且实现了类似蜂鸟的快速回避的动作。

除了控制之外，该团队通过在机翼拍打时监控电机电流，给机器人一种接近感和触觉感。这使得机器人能够跟随地形，沿着墙壁，穿过狭窄的走廊。

这种蜂鸟机器人可能会被用于军用侦查、搜救等多方面，在一定程度上具有很深的研究意义，期待国内研究人员能够在这方面取的突破。