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无人机研究人员从蝙蝠、油鸱等动物中取得创意
来源:http://techcontentwriter.com 责任编辑:ag88环亚娱乐 更新日期:2018-09-27 13:24

  无人机研究人员从蝙蝠、油鸱等动物中取得创意

  丹麦的 Danish Drone Strategy 旨在将丹麦置于最先进的无人机技能的前沿。商业用户和无人机操作员的数量都在添加,但出于安全考虑,该法令要求无人机在无人机驾驶员的视野规模内操作。

  这个要求约束了无人机在杰出能见度条件下的运用,以及无人机的其他潜力。例如惯例的监测使命可能会遭到雾天或多云气候的阻止。而紧急状况,如森林火灾或焚烧的建筑物,可能会获益于无人机操控的无人机,它们具有自动识别妨碍物的才能。咱们怎么进一步开发和优化无人机技能,以防止这种忧虑?

  从来自南美洲的油鸱身上寻觅答案可能会是办法之一。油鸱结合了回声定位和极端灵敏的视觉,找到了穿越乌黑窟窿的途径。解码它们是怎么做到这一点的,能够协助开发无人驾驶飞机。在此之前先来看看一些咱们怎么仿照天然的比方。

  

无人机研讨人员从蝙蝠、油鸱等动物中取得创意

  活跃的感官感觉和仿生创意

  经过仿照天然的形状和功用,生物学家和工程师们发明了所谓的仿生机器人,它们是跑酷的专家,能像蜥蜴相同听到声响,闻起来像嗅探犬。为什么相似的创意不能导致无人机导航体系的改善呢?比方那些现已习惯了可变或低光照条件的动物。

  大多数感觉体系都是被迫的,依托外部信号来激活神经体系。例如光能被要求激活咱们的视觉,使咱们能够看到。回声定位是少量几个不依赖外部能量的感觉之一。相反,动物自身经过自动宣布信号来勘探周围环境,然后从周围的环境中传送感觉反应,然后大脑就会对这些信号进行解说。

  蝙蝠:回声定位的无冕王

  大多数人都知道蝙蝠是回声定位的专家,在夜空中穿行,经过宣布声响来捕捉猎物,并倾听它们周围的回声,这让他们能够区别好吃的零食和妨碍。

  一个物体的巨细与回声定位信号中所包括的频率之间的物理联系决议了物体回来时的回声强度。一般来说,信号频率越高,能够检测到的物体就越小。蝙蝠最常用的超声波频率高于咱们的听力规模,这使得它们能够勘探到只要几毫米巨细的物体,比方昆虫。

  

无人机研讨人员从蝙蝠、油鸱等动物中取得创意

  蝙蝠是回声定位的无冕之王,它们的生物声纳功用得到了很好的研讨,从而为无人机声纳开发仿生模型。但由于它们比现在大多数无人机都要小得多,也更具机动性,这使得它们成为一个难以运用的模型。它们作为回声定位专家的方位是 6500 万年进化的成果。

  它们有巨大且杂乱的外耳来协助它们断定声响和回声的方向,以及内耳的扩大部分,以及大脑中专门用来处理声响输入的高度发达的部分。科学家们一直在仿生机器人中尽力仿照着这些先决条件。

  油鸱:用茸毛包裹的油脂

  油鸱是一种古怪的夜间活动和以生果为食的鸟类,生活在南美热带雨林中。在它们脱离鸟巢前不久,年青的油鸱宝宝的体重大大超过了爸爸妈妈 400 克的体重。和许多品种的鲸鱼相同,这些油鸟被当地人和前期的欧洲殖民者猎杀,用它们的脂肪来做灯和烹饪。

  尽管分量相当大,但大翅膀和高达近一米的翼展使得它们能像蜂鸟相同在天空中简直一动不动地回旋扭转。相反地,它们不能在一条腿上坚持平衡,也不能在笔直的表面上休息,这关于一只在乌黑窟窿里筑巢的鸟来说是一个古怪的缺点,它们白日会躲藏起来。

  对油鸱感觉体系的研讨标明,它们远不止是茸毛上的油脂。就像蝙蝠相同,它们也能够运用回声定位来移动,并在它们在白日休息的乌黑窟窿中的巢穴中飞翔。

  油鸱不运用回声定位来捕猎。尽管它们是夜间活动的,但它们主要是经过视觉导航,并且可能对任何脊椎动物都有最敏锐的观察力。他们在悬崖峭壁上无法平衡需求精确的着陆技巧,尤其是在一个乌黑的窟窿里,那里有上百只鸟能够在任何时刻飞翔,并且噪音水平也十分高。回声定位协助鸟类处理这一难题。

  油鸱很难研讨,由于它们很害臊,没有被长时刻软禁过,并且休息在难以接近的当地。所以咱们对它们的回声定位体系依然知之甚少。油鸱风趣之处在于,与蝙蝠不同,它们能够在没有大的外部耳朵、超声波或任何已知的神经体系听觉特征的状况下运用回声定位技能。

  经过研讨油鸱在天然界的回声定位行为,最近发现它们依据周围环境的光水平,活跃调整声响信号的音量。研讨者用多个麦克风记载了这些鸟飞进飞出窟窿进口的状况。

  

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  经过这种方法,咱们能够运用麦克风记载的声响信号来断定鸟在空中的方位,并初次计算出它们声纳信号的强度。声响在远离光源时失掉能量,可是这种丢失是能够猜测的,假如知道发送者和接收者之间的间隔,能够对它进行补偿。

  仿照油鸱比蝙蝠更简单

  记载显现,在满月邻近的杰出光照条件下,油鸟宣布较低强度的声纳信号,而当周围的光水平下降时,它们通常会添加无月夜的音量。

  这意味着它们添加了回声定位的规模,由于他们发现视野更难看到。这两种感觉体系之间的相互作用辅导它们的行为和优化他们的体现,因而能够处理在变光条件下飞翔的应战。因而,油鸱能够为仿生研讨供给一个适宜的模型体系,这可能有一天会使无人机的导航技能得到改善。

  下一个阶段回到雨林,环亚娱乐ag88引领无人机智能工业,用麦克风和其他录音设备把小背包放在鸟身上。经过这种方法能够更精确地了解鸟类听到的声响,他们说的是什么,以及它们怎么调整自己的行为,以习惯它们在翅膀上周游天然休息地时所阅历的光线和声响。

  尽管人类对脊椎动物的感觉体系有一些了解,特别是视觉和听觉,但要研讨几个体系之间的相互作用常常是困难的。运用背包能够让研讨者丈量鸟在任何时候接收到的感觉输入(光和声响)。由于回声定位是一种自动的感觉体系,能够直接将这个输入的改动与它们在天然休息地的行为方法联系起来,以改动它们的飞翔和回声定位输出。

  从长远来看,究成果最好能得到神经生理学数据的弥补,这将协助研讨翻译视觉和听觉输入是怎么整合在油鸱的大脑里的。然后这能够转化为算法,进步无人机的精度、功能和自主移动的才能,不受限于无人机驾驶员的间隔等要素。

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