仿生飞行吸附两栖机器人助警方破案

嫌疑犯走出大楼，坐汽车离开了。这时，隐藏在屋顶上的“侦察机”也开始行动了。

仿生飞行吸附两栖机器人

它悄悄地靠近嫌疑人乘坐的汽车，牢牢地系在汽车后部，并清楚地记录下嫌疑人的行驶路线和车内情况。当嫌疑人走进另一栋大楼时，“间谍飞机”再次飞上天空，“粘”在嫌疑人房间的窗户上，伸出一个小相机拍摄现场，最终帮助警方抓住了嫌疑人。

事实上，这是一个练习。“间谍影子纺纱机”是由南京工业大学计算机科学与工程系智能科学与技术副教授刘勇领导的研究团队研制的仿生飞行吸附两栖机器人，表现出极大的勇气。这种侧吸式机器人看起来像一架遥控飞机，由四转子结构、吸具、无线摄像头、嵌入式控制器和各种传感器组成。它不仅能像会飞的生物一样飞翔，还能像壁虎一样吮吸天花板和墙壁，还能像鸟一样抓住树枝。它有望在未来用于犯罪、火灾、爆炸、地震等领域进行侦察和监测。

“间谍影子纺纱机”是刘勇团队开发的第三代产品。在此之前，他们已经在飞行吸附机理和飞行吸附方向方面进行了长时间的研究和开发。在接受本报记者采访时，刘勇表示，“研发过程中最大的技术挑战是让机器人实现飞行和空气中吸附状态的自主转换。因为在状态转移的瞬间，由于吸附力和壁面反作用力的存在，正常的飞行控制律完全无效，需要新的控制机制和关键技术”。为了解决这些机理问题，研发团队一方面从数学上建立了机器人的动力学模型，并提出了阻抗控制和力控制等策略。另一方面，在系统设计方面，采用了灵活的器件和多传感器。

南京科技大学计算机科学专业的研发团队学生孙说:“在做实验时，他经历了无数次失败。机器人与墙壁接触，有时会翻倒或摔倒。后来，团队成员在吸盘的支撑杆上设计了一个缓冲器，并在上面安装了一个弹簧。当机器人接触墙壁时，弹簧可以吸收墙壁表面的反作用力，吸盘附近的支架也有助于将机器人固定到墙壁上”。

由于其精巧的设计，这架侦察机即使只有1.5公斤重，也能运载1公斤的货物；普通机器人可以飞行20到30分钟是件好事，但是这个机器人一次可以使用2到300分钟。

“一旦机器人附着在墙上，螺旋桨将停止，因此功耗将减少，”孙国鑫说。“此外，机器人上有一个测压元件，可以调整它的飞行速度和姿态，防止它在离墙一米的地方撞到墙上。当飞行到距离墙面5 ~ 10厘米时，机器人还可以根据力传感器分析墙面的粗糙度，最终确定吸盘的吸力。因为机器人可以判断自己的吸附能力，所以它们也相对节能。”

在后续应用中，刘勇希望这架“侦察机”飞行吸附式两栖机器人能像飞机一样自主起降。“自主起降对飞行吸附式两栖机器人的安全非常重要。但是，为了实现自主、智能的起飞和着陆过程，使机器人能够像真正的飞行生物一样停在墙上，然后*地飞离墙壁，我们还需要做一些深入的研究。”

除了提高机器人的自主起降能力和智能水平，研发团队还计划进一步提高机器人的有效载荷、耐力和隐蔽性，以应对复杂的三维空间环境，同时提供更加友好和简单的人机控制界面。

刘勇说，“将来，我们想设计一个能执行长期侦察任务的机器人，它能像鸟和蝙蝠一样*飞行，不断从现场发回图像和信息。”