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肋生双翅机器人学飞行

科普小知识2021-11-25 17:58:33
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自然界中的飞行学习经历了数百万年的反复练习和训练,而翼装机器人利用同样的进化原理,仅用几个小时就成功实现了突破。自然界中的飞行学习经历了数百万年的反复练习和训练,而翼装机器人利用同样的进化原理,仅用几个小时就成功实现了突破。

瑞典哥德堡查尔莫斯科技大学的克里斯特·沃尔夫和彼得·诺丁开发了一种有翼机器人,并开始测试它是否能在不预设扑动数据程序的情况下学会自己飞行。

首先,机器人只是以一种不稳定的方式振动和盘旋,但是它的运动逐渐获得一个上升的高度。起初,它想抄近路,试着只用翅膀尖保持直立。然而,3个小时后,它放弃了这种方法,转而采用更有效的拍动技术,以90度角旋转两翼,并在它们回到水平位置前将它们拉起。

"事实告诉我们,在飞行设备中实现这种进化是可能的."彼得·本特利说。他目前正在伦敦大学学习进化计算技术。尽管机器人能找到向上飞行的最佳方式,但它们不会起飞。“进化只做了这么多,”本特利说。“它不能自己起飞,因为发动机不能产生足够的动力。”

机器人的两翼由轻木制成,长约1米,覆盖着一层轻质塑料。它的小马达能使翅膀上下来回移动,并能在两个方向*旋转。

研究小组将机器人固定在两根垂直的柱子上,这样它就可以上下滑动。实验开始时,机器人被悬挂在一根弹性带上。一旦上升,运动检测器可以测量任何运动的高度。每隔20秒,计算机程序就会向机器人输入任意命令,以检测它的拍打能力。每个命令要么停止机器人,要么向不同的方向转动翅膀。

通过来自运动检测器的反馈,程序计算哪组指令可以最有效地产生高度。最成功的组被配对,它们的“后代”指令是通过在成功的组合之间随机交换指令而产生的。在生成下一代组合之前,将这些第二代指令发送给机器人并进行评估,然后重复该过程。