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            蚊子的夜間導航機制啟發了新型無人機避障系統
            來源: | 作者:無人機之家 | 發布時間: 685天前 | 283 次瀏覽 | 分享到:

             研究人員從蚊子飛行和在黑暗中著陸的能力中獲得靈感,開發了一種新的避免碰撞的感知系統,并在四軸飛行器上進行了測試。由倫敦皇家獸醫學院學院的 Richard Bomphrey 教授領導的國際科學家小組,研究了Culex quinquefasciatus蚊雄性體內的感覺機制,并找到了一種模仿這種昆蟲利用氣流探測障礙物的能力的方法。

              大多數露營者都知道,在戶外睡覺最讓人抓狂的事情之一就是,在蚊子叮咬完之前,通常不可能知道蚊子是否落在你身上。造成這種現象的原因有很多,但一個重要的原因是,即使在漆黑一片的環境中,蚊子也能輕而易舉地降落。

              他們能夠做到這一點要歸功于機械感應,這是一種對機械刺激的響應,使他們不用眼睛就能夠感知障礙物。與蝙蝠不同,蚊子通過生物聲吶系統導航,蚊子使用的是它們的翅膀、觸角和氣流的組合導航。

              根據這個研究小組的說法,蚊子通過快速拍打加長的翅膀飛行,產生快速的氣流提供升力。如果這些噴射物遇到障礙,這些氣流模式就會改變形狀,這些形狀可以被蚊子觸角底部的一系列受體探測到,這些受體被稱為約翰斯頓器官。這使得昆蟲可以利用“空氣動力學成像”來構建周圍環境的圖像,從而可以繪制地面和其他障礙物的位置。

              為了了解這種蚊子是如何做到這一點的,研究小組對它的飛行進行了高速記錄,然后使用計算流體力學模擬進行了分析。他們發現,被稱為約翰斯頓的器官位于測量模式變化的理想位置“頭部”,因為蚊子頭部上方的壓力差異最大,所以它們在低空時的感知效果最好。

              蚊子正在利用地面效應,這是飛機從地面以兩個機翼長度飛行時通常會遇到的升力和氣動阻力的增加。 當模擬測試考慮到這一點時,研究人員發現這種蚊子可以探測到20個翅膀長度以上的表面——遠遠超過之前的想象。

              然后,研究小組利用這些新的發現為一個微型四軸飛行器提供了空氣動力學成像,為其安裝了仿生傳感器設備。這個裝置由一排探測管組成,探測管與放置在最高靈敏度的差壓傳感器相連。經過一系列的測試飛行之后,該四軸飛行器可以自主飛行。

              研究小組發現,這種四軸飛行器可以在足夠遠的距離上探測到表面,從而避開地面或墻壁,而且幾乎或根本不需要進行數據處理。此外,據說這種新系統重量輕、省電、可伸縮。

              “弄清楚這么重要的一群昆蟲是如何在世界各地航行是很重要的,”邦夫雷說?!叭绻覀円钤谝粋€由飛行器和無人機完成更多工作的未來,從蚊子身上汲取一些靈感,讓我們的機器在靠近建筑物或其他基礎設施的地方工作時更加安全,這可能是十分有用的。

              “這種研究沒有理由僅限于小型飛行器,這種地面探測能力可以擴展到直升機,使它們在危險的低能見度條件下飛行時更安全一些?!?

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