微型无人机利用昆虫视觉的原理进行导航 ——小型生物传感器使无人机在运动过程中避免碰撞
与传统的大型无人机相比,小型的无人机可以在更大的范围内执行任务,因此更有价值。
小型无人机上的微小人造眼睛是利用昆虫的视觉系统原理制造而成,可以帮助小型无人机在飞行过程中即使受到周围环境嘈杂、狭窄、杂乱的干扰,也能够准确地避免碰撞,这也是制备实用性小型自主飞行系统的关键一步。
小型无人机的研究属于一个新兴方向,近年来已经在公共研究室和私人研究室中广泛涉及(参见“机器昆虫的崛起”一文)。这些微型无人机可以执行监视任务,也可以用于监控灾区或帮助人类运输货物。但目前来说,开发微型导航系统仍有很多工作要做,特别是对密闭空间。其中的避免碰撞仍然是微型无人机需要迎接的主要技术挑战,瑞士联邦理工学院的智能系统实验室主任Dario Floreano指出。
有些人试图利用数码相机系统来解决这个问题,但这些系统过于笨重,而无人机需要的是一种小型、轻量级的设备,已经有包括Floreano在内的若干研究人员开始利用昆虫的视觉系统来寻找问题的答案。昆虫的眼睛小,且空间分辨率较低,但是对光线的变化高度敏感(目标物的运动)使得它们在飞行过程中有效地避免了碰撞。
该研究团队最近利用这一原理开发出了一种新型传感器,该传感器只有两毫克重,体积仅仅两立方毫米,可以检测出从光线很暗的室内到光线明亮的室外的运动状况,其检测速度是飞虫的3倍,Floreano说。
这种人造眼睛是由镜头上的三个电子光电探测器排列成一种三角模式制备而成。通过结合单个的光电探测器进行测量,该设备可以感知物体的运动速度和方向。
处理信号的算法也已经被研究人员开发出来,该设备可以制备成小芯片,来计算物体之间的距离或者潜在碰撞发生的时间。该团队目前的工作重点之一是将该设备集成到小型天线平台(如实验室最近开发的可折叠四旋翼直升机)上。Floreano说,现在面临的挑战是将多个人造眼睛结合起来,安装在无人机上,使无人机可以“看到周围物体”,从而避免碰撞,在其飞行过程中,着陆和起飞时保持稳定。他说,适合无人机的人工眼睛重量不能超过50克,不然会降低无人机的有效载荷。
该传感器还可以用于除飞行机之外的其他领域。该研究团队还开发出了一种“视觉磁带”,这是含有许多人工眼睛的柔性眼罩。该“视觉磁带”可以附加到任何曲面上,如机器人、车辆、家具和衣服。
新材料在线编译整理——翻译:陈琼 校正:摩天轮
- 上一篇 >发行规模大增 2022年绿色债券市场扩容可期2022-02-17
- < 下一篇谷歌表示对“无人驾驶汽车撞上汽车”负责2016-03-11

