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蝙蝠耳激發(fā)傳感新技術(shù) 改進(jìn)自治車輛的傳感裝置

2011-07-04

 


美國(guó)佐治亞理工大學(xué)的研究人員正在研究蝙蝠耳朵中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),借以改進(jìn)自治車輛的傳感裝置。

  蝙蝠是我們很多人的所愛(ài),它們有一種非凡的能力,在空中飛行時(shí),能突然轉(zhuǎn)向、晃動(dòng)、急墜,以便避開(kāi)障礙,或在空中抓捕食物。工程師們希望機(jī)器人和自治車輛能掌握這種能力,他們正在向蝙蝠耳朵要靈感。

  大多數(shù)蝙蝠使用回聲定位的方式導(dǎo)航,尋找獵物,它們的翅膀有很多精密的動(dòng)作,這是生物學(xué)家正在研究的。越來(lái)越多的證據(jù)表明蝙蝠能存儲(chǔ)感覺(jué)信息,并對(duì)其快速計(jì)算。而佐治亞理工大學(xué)機(jī)械工程副教授羅爾夫·穆勒特別關(guān)注的是蝙蝠的耳朵,它們的結(jié)構(gòu)使其能出色地捕捉空氣中的聲音和振動(dòng)。蝙蝠耳的幾何原理可能對(duì)自治飛行系統(tǒng)有用。

  大多數(shù)自治飛行系統(tǒng)具有激光、聲吶或視頻攝像機(jī),能遞送二度/三度空間的海量數(shù)據(jù)流,幫助機(jī)器人或無(wú)人機(jī)感知自己的位置和面對(duì)的障礙。有時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)在太多了,讓機(jī)載計(jì)算機(jī)(當(dāng)然是所謂的瘦身系統(tǒng))溢出。但蝙蝠則能非??斓赜?jì)算、處理這些輸入。蝙蝠的耳朵,不管是極小的還是超大的,都可能作為助聲器,幫助完成了解周圍山脊和懸物、感知環(huán)境的任務(wù)。一些蝙蝠的鼻子上還有鼻葉結(jié)構(gòu),被認(rèn)為對(duì)空氣中的振動(dòng)敏感。

  蝙蝠發(fā)出的超聲波,遇到這些山脊或懸物反彈,并以特定的模式散射,該模式取決于音波頻率及山脊或懸物的形狀。穆勒認(rèn)為,蝙蝠能以音速過(guò)濾這些輸入,瞬間決定朝何處轉(zhuǎn)向或是否急墜。

  穆勒正在研究蝙蝠對(duì)“旁瓣”的利用,所謂旁瓣,是指偏離聲音最敏感點(diǎn)的那些次峰結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)明顯增強(qiáng)了蝙蝠的聽(tīng)覺(jué)。對(duì)多數(shù)雷達(dá)系統(tǒng)而言,旁瓣被視為是產(chǎn)生噪音的討厭東西,但穆勒對(duì)蝙蝠的研究顯示它們可能是有用的。穆勒認(rèn)為,了解蝙蝠的生理學(xué)可能幫助我們實(shí)現(xiàn)更好的仿生模擬,開(kāi)發(fā)出可定制的傳感系統(tǒng)。

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