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title: 在空中盤旋、飛舞的蜂鳥機器人
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# 在空中盤旋、飛舞的蜂鳥機器人
> 2019/5/20, 由 Kayla Wiles-Purdue 發表

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##### 研究人員正在製作蜂鳥機器人，它們可以藉由電腦的模擬來學習如何像一隻真正的蜂鳥般飛行，他們將機器人包入一個裝飾性的外殼中。 (Jared Pike/Purdue)
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研究人員們已經製作出飛行機器人，其種種行為就如同真的蜂鳥一樣，研究人員每天以多種技術為基礎的機器學習演算法對此機器人進行訓練。

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這代表經過這些模擬訓練之後，該機器人已經了解如何像一隻真正的蜂鳥一樣行動。

這種機器人具有和鳥一樣的飛行能力以及和昆蟲一樣能在空中盤旋能力，或許在未來的某一天，它可以在倒塌的建築物中及雜亂的空間中找到受難者為此提供一種更好的救災方式。

人工智慧結合具彈性的撲翼，使機器人可以自己學習新的技巧。舉個例子，即便機器人無法視物，它亦可透過表面的接觸去感受周遭的一切。而每一次的觸碰都會改變電流，與此同時，研究人員發現他們可以追蹤這些電流。

##### 接著電源線的蜂鳥機器人正自在地飛行，很快的，就會是由電池來提供蜂鳥機器人飛行所需的能源。(來源：Bio-Robotics Lab/Purdue University)

普渡大學(Purdue University)工程科技相關教授，Xinyan Deng 表示：「基本上，此機器人不需要看見周遭的建物也可以構建出周圍的地圖，這將對在暗處搜尋受難者時，有很大的幫助。這同時也代表，在我們賦予它『視』的能力時，可以少裝設一台感應器。」

### 不同的物理原理

由於傳統的氣體動力學原理，工程師無法將無人機無限制地縮小，因為它們將無法產生足夠的浮力支撐自己的重量。但蜂鳥並不使用傳統氣體動力學，牠們的撲翼非常地有彈性。

Deng 表示：「這當中的物理原理是完全不同的，具有高迎角及高空氣升力的狀態下，此時的氣體動力學基本上是不穩定的，而這使得更小的飛行動物可以存在並且讓我們有機會縮小撲翼機器人的規格。」

研究人員已經嘗試解密蜂鳥的飛行動作許多年了，使得蜂鳥機器人可以飛到一些較大型的飛行物體到不了的地方。

在2011年，隸屬於美國國防部的機構，DARPA，委託 AeroVironment 公司建造一台比一般蜂鳥重，但速度比較慢的蜂鳥機器人，其具有類似直升機的控制方式及受限制的行動能力，因為它需要有人在遠端同步控制此蜂鳥機器人。

### 12克的機器人

Deng 的團隊和她的合作者們已經在蒙大拿州(Montana)研究蜂鳥多個夏季，他們記錄了蜂鳥許多關鍵性的動作，像是180度快速轉身等動作，並將這些動作轉換成電腦中的演算法，以便於機器人連接到電腦時，可以模擬學習這些蜂鳥的動作。

Deng 表示：「進一步研究關於昆蟲和蜂鳥的物理行為，使得研究人員可以建造出比蜂鳥更小的蜂鳥機器人，甚至是和昆蟲一般的大小，但不會因此而影響它們的飛行能力。體型越小，撲翼的振動頻率越高，飛行效率也就越好。」

這些機器人擁有3D列印出的身體、碳纖維製造的撲翼及雷射切割出的薄膜。研究人員製造出一台重量12公克的蜂鳥機器人(平均成年雄蜂鳥的體重大約為12公克)，和一台重量1公克的昆蟲機器人。這台蜂鳥機器人可以撐起比它自身還重的物體，最高可以撐起27公克的物體

設計出這些能夠承受更多重量的機器人，讓研究人員們想在最後替它們安裝上一些電池和感測裝置，像是攝像機或GPS等。研究人員表示，雖然現階段機器人在飛行時，還需要接著電源線，但這個階段並不會持續太久。

這些機器人可以像真正的蜂鳥一樣靜靜地飛行，使它們更適合一些秘密行動。同時它們可以透過不穩定的氣流來保持穩定，研究人員藉由在油箱中測試其可以動態地伸展撲翼保持平衡來顯示機器人的穩定性。

這些機器人只需要兩個馬達就可以分別控制每個獨立的撲翼，這也是一般自然界中飛行生物如何做到高度敏捷動作的方式。

Deng 表示：「實際上一隻蜂鳥擁有多組肌肉進行操控，但機器人應該越輕越好，這樣才能在最輕的重量下，達到最高的效能。」

蜂鳥機器人不僅可以幫忙執行搜救任務，而且也讓生物學家可以透過這些逼真的機器人更可靠地研究自然界中地蜂鳥。

Deng 表示：「我們從生物學上借鑒許多用來建造出蜂鳥機器人，如今生物學家可以從這些機器人身上得到額外的幫助。」

這項技術的模擬可以從[++open-source++](https://github.com/purdue-biorobotics/flappy)取得，包含蒙大拿大學合作者及研究人員將會在本月2019年IEEE機器人與自動化國際會議上介紹這項[++成果++](https://arxiv.org/abs/1902.09626)。

來源：[*Purdue University*](https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2019/Q2/hummingbird-robot-uses-ai-to-soon-go-where-drones-cant.html)