近年來，已經(jīng)有越來越多的仿生機(jī)器人面市，如模仿夜猴跳躍能力的“跑酷”機(jī)器人、模仿章魚的軟體機(jī)器人等。最近，美國加州工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一款仿生蝙蝠機(jī)器人Bat Bot B2。其外形和飛行動作，與真蝙蝠非常相似，可自動飛行，其研究成果發(fā)表在新一期的《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。

Bat Bot B2仿生蝙蝠機(jī)器人，資料圖

據(jù)悉，這款仿生蝙蝠擁有復(fù)雜的襟翼，是一種完全自我控制、可實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的機(jī)器人。它有一個(gè)機(jī)載計(jì)算機(jī)和幾個(gè)傳感器，使其在環(huán)境中飛行過程中自我定位，以及確定肘、臀部和關(guān)節(jié)的相對位置。研究人員沒有為Bat Bot B2每個(gè)關(guān)節(jié)安裝制動器，而只是為翼關(guān)節(jié)安裝了制動器，從而使機(jī)體更薄、更輕，使其總重僅93克。

Bat Bot機(jī)器人構(gòu)造。圖中，A圖是一個(gè)機(jī)載計(jì)算機(jī)和幾個(gè)傳感器，可使B2在環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。B圖是動態(tài)模量分析。C圖是定制硅基薄膜和嵌入式碳纖維。資料圖

機(jī)身構(gòu)造

具體來說，該蝙蝠機(jī)器人無人機(jī)由一塊微處理器、一個(gè)6自由度慣性測量單元、5個(gè)直流電機(jī)、碳纖維框架、3D打印零部件組成、硅基薄膜機(jī)翼等組成，飛行起來酷似一只蝙蝠。

據(jù)研發(fā)人員介紹，為實(shí)現(xiàn)蝙蝠機(jī)器人的自主飛行，它采用了機(jī)載的定制電子部件，導(dǎo)航和控制算法在主控板上實(shí)時(shí)運(yùn)行，而處理傳感器數(shù)據(jù)和控制制動器用的則是單獨(dú)的數(shù)據(jù)采集器。其中，傳感器包含有一個(gè)慣性測量裝置（IMU）和五個(gè)位于肘部、臀部和翅膀關(guān)節(jié)處的磁編碼器。

B2飛行機(jī)制和電子結(jié)構(gòu)概述。A圖：B2的飛行機(jī)制和它的DOFs。B圖：臂翼只保持一個(gè)致動運(yùn)動，該動作是由位于肩部的主軸機(jī)制產(chǎn)生的推拉運(yùn)動。C圖：腿部機(jī)制。D圖：B2的電子結(jié)構(gòu)。資料圖

飛行機(jī)制

至于這款機(jī)器人的飛行機(jī)制，也是模擬了蝙蝠飛行時(shí)翅膀的復(fù)雜動作，使其可像真正的蝙蝠那樣在空中飛行和轉(zhuǎn)彎。它全身只有9個(gè)關(guān)節(jié)連接處，而蝙蝠則有40個(gè)。據(jù)了解，其骨頭是用碳素纖維制成的，翅膜則由定制的硅樹脂材料制成，厚度僅56微米。

該機(jī)器人的飛行過程由計(jì)算機(jī)操控，飛行時(shí)長則受電池容量限制。不過，目前這款蝙蝠機(jī)器人模型還是太容易破損，無法投入現(xiàn)實(shí)生活中使用，但日后經(jīng)過加工完善，會有很好的應(yīng)用。

該機(jī)器人模仿了蝙蝠飛行時(shí)翅膀的復(fù)雜動作。資料圖

功能及改進(jìn)

目前，蝙蝠機(jī)器人可以完成平穩(wěn)飛行、巡航（直線飛行的同時(shí)以高至10赫茲的速率拍動翅膀）、傾斜飛行、急速俯沖等多類動作。

不過，目前，它還依賴視覺傳感器來感知周圍環(huán)境。今后，科研人員將對它進(jìn)行多方面的改進(jìn)。開發(fā)團(tuán)隊(duì)稱，讓這款無人機(jī)嚴(yán)格模仿蝙蝠飛行不是他們的目標(biāo)。團(tuán)隊(duì)成員計(jì)劃從生物系統(tǒng)學(xué)習(xí)，以改進(jìn)當(dāng)前的技術(shù)和設(shè)計(jì)的小型空中無人機(jī)。例如，可以使用蝙蝠的機(jī)翼變形機(jī)制，使用獨(dú)立的機(jī)翼折疊和腿部運(yùn)動來提出更好的飛行方式，從而控制未來的飛機(jī)。

蝙蝠機(jī)器人無障礙俯沖飛行時(shí)的GIF圖，資料圖

未來應(yīng)用

在未來，工程師們希望這種高度靈活機(jī)動的機(jī)器人，能夠替代四旋翼無人機(jī)，成為人類的好幫手。相比四旋無人機(jī)，蝙蝠機(jī)器人不使用高速轉(zhuǎn)動的機(jī)翼或發(fā)出任何其他響亮聲音，所以它相對不會引人注目。另外，其機(jī)翼可變成任何形狀，以在建筑勘測中避開橫梁，且能自主飛行，因此可在危險(xiǎn)區(qū)域更高效地進(jìn)行偵查，幫助救災(zāi)。