在一項受自然工程啟發(fā)的研究中，機器人研究人員展示了手掌大小的微型無人機如何通過將自己固定在地面或墻壁上來強力拉動40倍于自身重量的物體。這讓我們得以一窺小無人機如何能以類似于人類或大型機器人的方式更積極地操縱環(huán)境。

斯坦福大學機械工程專業(yè)的博士生Matt Estrada說：“這些無人機小隊可以合作執(zhí)行更復雜的操控任務(wù)。我們演示了它們?nèi)绾未蜷_一扇門，但這種方法可以擴展到轉(zhuǎn)動球閥、移動一塊碎片或者從災(zāi)難地帶取回感興趣的物體等任務(wù)上。”

鳥類、蝙蝠和昆蟲等有翼生物在飛行時只能舉起約五倍于自身重量的物體。但是Estrada和他來自斯坦福大學和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的同事們卻轉(zhuǎn)而采用了掠食性黃蜂所使用的方法。這些黃蜂會落在地上，將更大的獵物拖回巢穴。最新一期的Science Robotics期刊中詳細介紹了該團隊受生物啟發(fā)進行機器人實驗的方法。

圖像來源：Image: Laboratory of Intelligent Systems/EPFL

“FlyCroTug”無人機也代表了最初由David Christensen開發(fā)的地面機器人的一種演化。Christensen是這篇論文的作者之一，目前就職于迪士尼研究公司。在轉(zhuǎn)向設(shè)計定制的四旋翼無人機后，該團隊創(chuàng)造了將空中機動性與基于地面錨固的更大拉力或推力結(jié)合在了一起的微型飛行器。

每架FlyCroTug無人機在長纜繩的末端都有一個專用附件，可以隨著纜繩放出去，然后用絞盤拉回。這意味著無人機可以將纜繩的一端連接到物體上，然后起飛、降落，并在將重物拖向它們自己之前自行錨定。Estrada解釋說，黃蜂每次向前移動物體的一小步，變成了無人機的一次巨大飛躍。

基于斯坦福大學仿生學和靈巧操作實驗室有關(guān)技術(shù)的錨定機制也是從自然設(shè)計中獲得靈感的：能夠附著在粗糙的灰泥或混凝土表面的微刺，以及用于粘附在光滑玻璃上的粘性的、設(shè)計靈感來自壁虎的膠粘劑。

微型無人機擁有可以探索狹窄空間并對其周圍物體施以大力的能力，這為民用或軍用場景中的搜救應(yīng)用提供了許多新的可能性。例如，Estrada建議，這種無人機可以作為一線救護員或軍事人員的便攜式工具，幫助他們部署傳感器或?qū)⑨t(yī)療用品運送給困在偏遠地方的人。

在該研究團隊的一項實驗中，一架FlyCroTug無人機緊緊抓著一個懸臂，拉起了一個電池供電的攝像頭，對位于瑞士日內(nèi)瓦郊外一處軍事訓練基地的倒塌建筑工地進行檢查。

另一個開門場景需要兩架FlyCroTug無人機之間進行團隊合作。第一架無人機用一個特殊的抓握附件抓住門把手，然后將自己固定在光滑的玻璃門上。第二架無人機將一個鉤子滑到門下，然后它去抓住附近的地毯，一旦把手轉(zhuǎn)動，就把門打開。

盡管聽起來令人印象深刻，但FlyCroTug無人機仍然面臨著嚴重的局限。它們目前的電池續(xù)航時間僅夠飛行五分鐘，這嚴重限制了它們的用途。復雜和未知的環(huán)境也可能需要多種版本的無人機，它們具有不同的附件和用于不同表面的錨定裝置。但如果這種飛行機器人能以低廉的成本制造出來，可以以用后即拋的無人機群形式部署使用，那么后者可能就不是問題。

研究人員還沒有為這種無人機開發(fā)出半獨立操作模式下（更不用說是沒有人控制的完全自主模式下）的感知能力或人工智能能力。但Estrada認為，遙控作方法對這種技術(shù)在不久的將來的部署最有意義。

Estrada說：“人類可以直觀地解讀一個房間，預測哪些表面可能適合附著在上面，并找到通向這些地方的可行路徑。這肯定可以與一些低級別的自主性相結(jié)合，例如保持在一個位置或抓住一個手柄。”