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NEW 亚洲大学机械研究团队开发扑翼无人机飞行控制技术，可用作超小型飞机
- 2024-10-29
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亚洲大学机械工程系研究团队成功研发出可应用于扑翼无人机的“感知飞行”控制技术。预计可用于间谍机器人、勘探和救灾机器人等能够自行感知风向并飞向目标位置的机器人。
该内容发表在《Nature Machine Intelligence》9月20日刊上，以《通过强化学习实现基于翼应变的扑翼无人机飞行控制》为封面论文。
鸟类或昆虫飞行时，通过飞翔感觉来感受翅膀和身体感受到的风压和气流，从而控制自己的方向和速度。利用传感飞行控制技术可以通过识别周围环境的变化来提高机动性和能源效率，而无需使用复杂而笨重的传感器（例如摄像头或 GPS）。
扑翼无人机正是模仿蜻蜓、飞蛾等飞行昆虫的飞行能力而制作的，其结构比螺旋桨式旋翼无人机更加灵活、柔软。因此，它作为一种高效的超轻型无人机模型，因其耐碰撞且具有出色的降噪效果而受到关注。 然而扑翼无人机采用的旋翼无人机的控制方式，虽然可以进行静止悬停，但在顺风长距离飞行时存在局限性。
因此，亚洲大学的研究小组以位于飞行昆虫翅膀上的钟形感觉器官（Campaniform Sensilla）为研究对象，开发了用于扑动无人机的独立控制系统。飞行昆虫，如蜻蜓、飞蛾，通过其感觉器官——伴感器感知翅膀因风而变形的程度，并迅速控制飞行。据悉，仅蜻蜓的一只翅膀上就分布着约80个感觉器官。
研究团队开发了一种超轻、高灵敏度裂纹传感器，并将其连接到扑动的无人机上，以收集由于机翼变形而产生的信号变化。此外，利用机器学习技术，确认机翼变形信息包含无人机飞行控制所需的风向和速度信息。
研究团队证实，新开发的飞行控制系统通过机翼变形信息对飞行过程中的风向和强度进行分类，准确率高达80%。在有风环境下，无人机飞向目标点并保持位置；在无风环境下，无人机跟踪自身飞行路径，沿着用户指定的6条路径飞行。
这项研究是在科学和信息通信技术部以及韩国国家研究基金会推动的中型研究支持下进行的。