你友好的鄰居蜂鳥。如果無人機具有這種組合，他們將能夠通過倒塌的建筑物和其他雜亂的空間更好地操縱以找到被困的受害者。普渡大學的研究人員設計了類似蜂鳥的飛行機器人，這些機器人基于鳥類每天自然使用的各種技術，通過機器學習算法進行訓練。這意味著在從模擬中學習之后，機器人“知道”如何像蜂鳥一樣自行移動，例如辨別何時執(zhí)行逃生機動。人工智能與靈活的撲翼相結合，也讓機器人能夠自學新技巧。例如，即使機器人還看不到，它通過觸摸表面來感知。每次觸摸都會改變電流，研究人員意識到他們可以跟蹤電流。

“機器人基本上可以在不看周圍環(huán)境的情況下創(chuàng)建地圖。這可能對機器人在黑暗的地方尋找受害者的情況有所幫助 - 這意味著當我們給機器人提供能力時，可以減少一個傳感器看，“普渡大學機械工程副教授鄧新艷說。

由于傳統(tǒng)空氣動力學的工作方式，無人機不能制成無限小。他們無法產(chǎn)生足夠的升力來支撐他們的體重。

但蜂鳥不使用傳統(tǒng)的空氣動力學 - 它們的翅膀具有彈性。“物理學本質(zhì)上是不同的;空氣動力學本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，具有高迎角和高升力。這使得小型飛行動物能夠存在，并且我們也可以縮小撲翼機器人，”鄧說。

研究人員多年來一直試圖解碼蜂鳥飛行，這樣機器人就可以在大型飛機無法飛行的地方飛行。2011年，由美國國防部DARPA委托的AeroVironment公司制造了一種機器人蜂鳥，它比真實的蜂鳥重，但速度不快，具有類似直升機的飛行控制和有限的機動性。它需要一個人在任何時候都在遙控器后面。

鄧的小組和她的合作者在蒙大拿州的多個夏天研究蜂鳥。他們記錄了關鍵的蜂鳥動作，例如快速轉(zhuǎn)動180度，并將它們轉(zhuǎn)換為機器人在連接到模擬時可以學習的計算機算法。

對昆蟲和蜂鳥物理學的進一步研究使普渡大學的研究人員能夠制造出比蜂鳥更小的機器人 - 甚至像昆蟲一樣小 - 而不會影響它們飛行的方式。鄧說，尺寸越小，機翼拍打頻率越大，飛行效率越高。

這些機器人擁有3D打印機身，由碳纖維和激光切割膜制成的機翼。研究人員建造了一個重??12克的蜂鳥機器人 - 一般成人Magnificent Hummingbird的重量 - 和另一個重1克的昆蟲大小的機器人。蜂鳥機器人可以舉起超過自重的重量，高達27克。

設計具有更高升力的機器人為研究人員提供了更多的擺動空間，最終可以添加電池和傳感技術，例如相機或GPS。研究人員說，目前，機器人在飛行時需要被束縛在能量源上 - 但這種情況不會持續(xù)太長時間。

機器人可以像真正的蜂鳥一樣靜靜地飛行，使它們更適合秘密行動。他們通過湍流保持穩(wěn)定，研究人員通過測試油箱中動態(tài)縮放的機翼證明了這一點。

機器人只需要兩個電機，可以獨立控制每個機翼，這就是飛行動物在自然界中進行高度敏捷操作的方式。

“實際的蜂鳥有多組肌肉可以做動力和轉(zhuǎn)向，但是機器人應該盡可能輕，這樣你就能以最小的重量獲得最大的性能，”鄧說。

機器人蜂鳥不僅可以幫助進行搜索和救援任務，還可以讓生物學家通過真實機器人的感官更可靠地在自然環(huán)境中研究蜂鳥。

“我們從生物學中學到了建造機器人，現(xiàn)在生物學發(fā)現(xiàn)可以在機器人的額外幫助下發(fā)生，”鄧說。

該技術的模擬可在https://github.com/purdue-biorobotics/flappy上獲得。

早期工作，包括與蒙大拿大學布雷特托巴爾斯克小組合作的蒙大拿蜂鳥實驗，得到了國家科學基金會的資助。

這項工作與Purdue的Giant Leaps慶祝活動保持一致，承認該大學在人工智能，算法和自動化方面取得的全球進步是普渡大學成立150周年的一部分。這是為期一年的慶?；顒觿?chuàng)意節(jié)的四個主題之一，旨在展示普渡大學作為解決現(xiàn)實問題的知識中心