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仿生眼穩定機器人飛行

發布日期:2017-01-12??來源:航空工業信息網我要投稿我要評論
【據美國sciencedaily網站2015年3月10日報道】法國國家科學研究中心(CNRS)與馬賽大學運動科學研究所首創了能飛躍非平坦地形、采用視覺穩定、不帶加速計且無需測量速度或高度來調整速度并跟隨地形的系留飛行機器人“蜜蜂機器人”(BeeRotor,質量80克、長47厘米)。該機用受有翅昆蟲視力啟發研制的光流傳感器調節速度與避障:全憑自己在不平坦隧道中沿墻壁運動規避極陡的傾斜障礙飛行。為達此目標,研究者們模仿昆蟲能力,在飛行時采用沿途風景作參照(稱光流,沿高速公路驅車時該規律很容易觀察到:前方視圖相當穩定而向兩旁看時,視圖消逝得越來越快,在與車身呈90°方向達最大值)。

為測量光流,“蜜蜂機器人”僅在眼頂部和底部分布式安裝了24個發光二極管(或像素),使之能探測環境以及其運動中的差異。像昆蟲那樣,標志著背景特征從一個像素移動到另一個像素的速度提供了光流的角速度,光流增大意味著機器人速度也正在增大或相對于障礙物的距離正在縮短。通過一個控制大腦,BeeRotor有三條反饋回路充當直接利用光流的三個不同反應:第一條反饋回路使它改變高度以跟隨地面或天花板;第二條控制機器人速度以適應所飛隧道尺寸;第三條回路用一臺專用馬達穩定與當地坡度相關的眼;使該機器人總是獲得獨立于俯仰度的最佳可能視野。研究者們據此提出解釋昆蟲飛行而無需加速計新的生物學可信假說:似于該機器人使用的反饋回路,有翼昆蟲利用來自光流的提示保持穩定。該機工業應用前景:加速計以及含加速計的慣性參照系統對極小的機器人過重和龐大,不適用于重量只有10克左右(如檢查管道)的機器人;在太空行業,不必更新加速計,光流傳感器可作為太空任務失敗發生時的超輕備份系統。

該機特點:(1)具有3個自由度(俯仰、高度和向前)的該機器人繞與臂相聯、由機器人自己驅動的軸飛行;(2)在光流情況下,反饋回路利用流程輸出以計算此時每個轉子轉速的輸入。這抑制光流中的變化,被稱為負反饋回路。(3)慣性參照系統當導航儀用,能處理裝置運動(加速度和角速度)的測量以估計其方向(側滾角、俯仰角和迎角)。(4)以下正出版的論文部分解決了一個主題:采用非萬向、生物激發光流傳感器的次佳登月GNC。
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本文鏈接:http://www.yuanshengbz.cn/uav-news/201701/12/22146.html
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