蝙蝠耳朵可能启发机器人和自动驾驶汽车的新传感技术

Rolf Mueller/弗吉尼亚理工学院
Rolf Mueller/弗吉尼亚理工学院

蝙蝠——你知道我们爱死它们了——在空中飞行时,能以极快的速度转弯、盘旋和俯冲,躲避障碍物并从空中捕食。工程师们希望赋予机器人和自动驾驶飞行器这种能力,他们正从蝙蝠耳朵中寻找灵感

大多数蝙蝠使用回声定位来寻找猎物和导航,生物学家们正在了解到它们的翼手在精确运动中起着重要作用。但也有越来越多的证据表明,蝙蝠可以存储和快速计算感官信息,这与猎犬通过其皱巴巴的脖子捕捉气味的方式不无相似之处。尤其是蝙蝠的耳朵,其结构是为了捕捉空气中的声音和振动。弗吉尼亚理工学院机械工程系助理教授 Rolf Mueller 表示,这些特征的几何形状可能对自动驾驶飞行系统很有用。

大多数自动系统使用激光、声纳或摄像机,它们可以提供海量的二维和三维数据流,帮助机器人或飞机感知其位置以及必须面对的障碍物。但有时信息量太大,会压垮系统必要的小型车载计算机。然而,蝙蝠却能非常快速地计算所有这些输入。它们的耳廓,从微小到巨大,可能有助于它们做到这一点,其上面的褶皱、凹槽和瓣片能帮助它们感知周围环境。一些蝙蝠还有“鼻叶”,即从鼻子长出的小块皮肤,被认为对空气中的振动很敏感。

蝙蝠发出的超声波会被这些褶皱和瓣片反射,并以特定的模式衍射,具体取决于声波的频率和相关褶皱或瓣片的形状。Mueller 在弗吉尼亚理工学院的一篇新闻报道中解释说,蝙蝠能够以声速过滤这些输入,从而在瞬间做出转向或俯冲的决定。

Mueller 正在研究蝙蝠如何利用“旁瓣”——指向远离最敏感听觉中心的次级耳部结构。这些结构显然能增强它们的听觉。在大多数雷达系统中,旁瓣被认为是一种产生噪声的干扰,但 Mueller 对蝙蝠的研究表明它们可能很有用。他说,理解蝙蝠的生理学可能带来更好的仿生学,从而实现可定制的传感系统。

弗吉尼亚理工学院研究杂志

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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