蝙蝠启发微型无人机，暗夜风暴中拯救生命

快速阅读: 伍斯特理工学院开发小型、廉价且节能的飞行机器人，模仿蝙蝠回声定位能力，可在黑暗、烟雾或风暴条件下执行搜救任务，旨在克服现有无人机局限，提高夜间搜救效率。

不要被烟雾机、诡异的灯光和假蝙蝠所迷惑：伍斯特理工学院的机器人实验室并不是在举办万圣节派对。相反，这里是一个测试场，用于测试微型无人机，这些无人机可以在黑暗、烟雾弥漫或风暴条件下执行搜救任务。

“当地震或海啸发生时，最先受损的是电力线。很多时候，灾难发生在夜间，我们不能等到第二天早晨再去救援幸存者。”机器人工程助理教授尼廷·桑凯特说，“因此，我们开始研究自然界，寻找能够应对这种情况的生物。”

桑凯特和他的学生们从蝙蝠身上找到了答案，这种有翼哺乳动物具有高度发达的回声定位能力，可以利用反射声波导航。在国家科学基金会的资助下，他们正在开发小型、廉价且节能的飞行机器人，能够在当前无人机无法操作的情况下使用。

上个月，巴基斯坦的救援人员使用无人机找到了被困在屋顶上的民众。8月，一支救援队使用无人机找到了一名被困两天的加州男子。7月，无人机帮助确定了加拿大地下被困超过60小时的三名矿工的安全路线。

尽管无人机在搜救行动中越来越普遍，桑凯特和其他研究者希望超越目前使用的手动控制单个机器人。弗吉尼亚理工大学副教授瑞安·威廉姆斯表示，下一步的关键是开发能够群集部署并自主决定搜索地点的飞行机器人。“这种类型的部署——自主无人机——实际上几乎不存在。”他说。

威廉姆斯通过一个项目解决了这个问题，该项目涉及编程让无人机与人类搜救者协调选择搜索路径。他的团队利用数千起失踪人员案例的历史数据，创建了一个模型，预测迷失在森林中的人的行为模式。“然后我们利用该模型来提高无人机的定位精度，在更有可能找到人的位置进行搜索。”他说。

在伍斯特理工学院，桑凯特的项目旨在解决现有无人机的其他局限，包括体积大、笨重、昂贵以及无法适应各种场景的问题。“现有的机器人太大、太笨重、成本高，而且不能在所有情况下工作。”他说。相比之下，他研发的无人机小到可以放在手掌中，主要由价格低廉的业余材料制成，即使在黑暗中也能运行。一个小的超声波传感器，类似于公共卫生间自动水龙头中使用的传感器，模仿蝙蝠的行为，发出高频声波脉冲，并利用回声检测路径中的障碍物。

在最近的一次演示中，一名学生使用遥控器在明亮的房间内发射了这架无人机，随后又在关闭大部分灯光、仅留微弱红光的环境下进行了测试。当无人机接近透明的有机玻璃墙时，无论是否有光线，甚至在烟雾和假雪飘散的环境中，它都能反复停止并后退。

“目前，搜救机器人主要在白天工作。”桑凯特说，“问题是，搜救是一项单调、危险且肮脏的工作，很多时候是在夜间进行的。”

然而，开发过程并非一帆风顺。研究人员发现，蝙蝠机器人的螺旋桨噪声干扰了超声波，需要3D打印外壳以减少干扰。他们还使用人工智能技术教会无人机如何过滤和解释声波信号。

尽管如此，要达到蝙蝠的能力还有很长的路要走。蝙蝠可以通过收缩和压缩肌肉来只听某些回声，并能从几米外探测到像人类头发这样细小的物体。“蝙蝠令人惊叹，”桑凯特说，“我们离自然界的成就还差得很远。但目标是有一天这些机器人能在野外使用，为搜救提供帮助。”

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