蝙蝠启发微型无人机，黑暗风暴中救援生命

快速阅读: 伍斯特理工学院研发可在恶劣条件下执行搜索和救援任务的小型无人机，灵感来自蝙蝠的回声定位能力，旨在克服夜间及复杂环境下的救援难题。

马萨诸塞州伍斯特（美联社）——不要被雾机、恐怖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。这里是一个测试场地，用于研发可以在黑暗、烟雾弥漫或恶劣天气条件下执行搜索和救援任务的小型无人机。

“当地震或海啸发生时，最先受损的是电力线。很多时候，这些灾害发生在夜晚，而你不能等到第二天早上再去救援幸存者。”伍斯特理工学院机器人工程助理教授尼廷·桑克特说，“因此我们开始研究自然界，寻找是否有生物能够完成这样的任务。”

桑克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，可以通过反射声音导航。在国家科学基金会的资助下，他们正在开发小型、低成本且节能的空中机器人，这些机器人可以在现有无人机无法操作的环境和时间下飞行。

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，这是由于大规模洪水造成的。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，他被困在瀑布后面。7月，无人机帮助确定了一条通往加拿大的三名矿工的安全路线，这些矿工在地下被困超过60小时。

虽然无人机在搜索和救援中的应用越来越普遍，但桑克特和其他研究人员希望超越目前使用的单个手动操作机器人。下一步的关键是开发可以群集部署并自主决定搜索位置的空中机器人，弗吉尼亚理工大学副教授瑞安·威廉姆斯表示：“这种类型的部署——自主无人机——实际上几乎是空白。”

威廉姆斯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同选择搜索路径。他的团队利用数千起失踪人员案件的历史数据，创建了一个模型来预测一个人在森林中迷路时的行为模式。“然后我们利用这个模型提高无人机的定位精度，在更高概率找到人的地点进行搜索。”他说。

在伍斯特理工学院，桑克特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，且不能适应所有场景。”他说。相比之下，他的无人机小巧轻便，主要由价格低廉的业余材料制成，即使在黑暗中也能正常工作。一个小的超声波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一间明亮的房间内发射了这架无人机，随后在关闭大部分灯光，只留下微弱的红光后再次发射。当无人机接近透明的有机玻璃墙时，无论是在光线昏暗还是有雾和假雪飘浮的环境中，它都能反复停止并后退。

“目前，搜索和救援机器人主要在白天运行。”桑克特说，“问题是，搜索和救援通常是危险、艰苦的工作，而且很多时候发生在夜间。”

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3D打印的外壳来减少干扰。他们还使用人工智能技术教导无人机如何过滤和解释声音信号。

尽管如此，要达到蝙蝠的水平还有很长的路要走。蝙蝠能够通过收缩和压缩肌肉来仅听某些回声，并能从几米外探测到细如人类头发的物体。“蝙蝠令人惊叹，”桑克特说，“我们离自然界的成就还差得很远。但目标是有一天，我们的技术能够达到这一水平，并在野外实际应用中发挥作用。”

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