蝙蝠启发微型无人机，有望夜间救援
快速阅读: 伍斯特理工学院开发出可在极端条件下执行搜救任务的小型无人机，模仿蝙蝠回声定位能力，克服夜间及恶劣环境限制，未来有望成群自主部署，提高救援效率。
不要被烟雾机、恐怖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，这里是一个测试场地，用于测试微型无人机。这些无人机即使在黑暗、烟雾弥漫或暴风雨条件下也能执行搜救任务。
“我们都知道，当地震或海啸发生时，电力线路往往是第一个受损的。很多时候，灾难发生在夜间，而救援工作不会等到第二天早晨才开始。”机器人工程助理教授Nitin Sanket说，“因此，我们开始研究自然界中的生物。世界上是否有某种生物能够在这种环境下生存？”
Sanket和他的学生找到了答案——蝙蝠及其高度发达的回声定位能力。借助国家科学基金会的资助，他们正在开发小型、廉价且节能的飞行机器人，这些机器人可以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寻找因洪水被困在屋顶上的人们。今年8月，一支救援队利用无人机找到了一名在加州瀑布后面被困两天的男子。7月，无人机帮助确定了一条通往加拿大地下被困超过60小时的三名矿工的安全路线。
尽管无人机在搜救中的应用越来越广泛，但Sanket和其他研究人员希望超越目前手动操作的单个机器人。下一步的关键是开发可以成群部署并自主决定搜索地点的飞行机器人，弗吉尼亚理工大学副教授Ryan Williams表示。
“这种自主无人机的部署实际上还处于起步阶段。”他说。
Williams通过一个项目解决了这个问题，该项目涉及编程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的历史数据，创建了一个模型，预测如果有人在森林中迷路会如何行动。
“然后我们利用该模型来更好地定位我们的无人机，以搜索更有可能找到人的地点。”他说。
在伍斯特理工学院，Sanket的项目解决了当前无人机的其他局限性，包括体积和感知能力。
“现有的机器人体积庞大、笨重、昂贵，无法适应各种场景。”他说。
相比之下，他研发的无人机只有手掌大小，主要由廉价的业余材料制成，可以在黑暗中工作。一个小超声波传感器，类似于公共卫生间自动水龙头使用的传感器，模仿蝙蝠的行为，发出高频声波脉冲，并利用回声检测前方障碍物。
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，随后又在只有一盏微弱红灯的情况下再次发射。当无人机接近透明的有机玻璃墙时，即使在光线昏暗、烟雾和人造雪漫天飞舞的情况下，它也多次停顿并后退。
“目前，搜救机器人主要在白天运行。”Sanket说，“问题是，搜救任务通常是枯燥、危险且肮脏的工作，很多情况下发生在夜间。”
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音干扰了超声波信号，需要使用3D打印外壳来减少干扰。他们还利用人工智能技术教会无人机如何过滤和解读声音信号。
尽管如此，要达到蝙蝠的水平还有很长的路要走。蝙蝠可以通过收缩和压缩肌肉来只听特定的回声，并能从几米外检测到一根人类头发。
“蝙蝠令人惊叹。”Sanket说，“我们距离自然界的成就还很远，但目标是在未来的某一天，我们能够实现这一目标，这些无人机将在野外部署中发挥重要作用。”
顶部照片：2025年10月20日，周一，伍斯特理工学院机器人工程专业的二年级学生Colin Balfour在马萨诸塞州伍斯特的一间实验室里操控一架小型无人机。（AP Photo/Charles Krupa）
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