在滑坡、地震或大火等灾难发生后，救援人员必须尽快找到幸存者，并且他们越来越多地使用无人机来执行这一关键任务——特别是那些能够适应倒塌结构缝隙的超小型无人机。然而，这项技术存在一些严重的局限性。超小型无人机的重量不足一根黄油棒，计算和功率容量不及更大的型号，这限制了其传感器的能力。这意味着在烟雾弥漫的建筑物里或灾难发生在夜晚时，无人机的摄像头和激光雷达将无法正常工作。即使是一块透明的玻璃，也可能成为无人机无法感知的障碍。现在，位于荷兰代尔夫特理工大学的一个研究团队借鉴夜行性动物的须毛，开发了一种轻量的触觉传感器，帮助无人机即使在“看不见”的情况下也能导航。像老鼠和某种程度的猫等夜行性动物，可以仅凭周围环境在其须毛上的感觉探索周围的环境，允许它们在没有视觉的情况下移动。研究团队想知道无人机是否也能做到这一点。在无人机开发领域，触觉导航是一个新颖的概念，但也带来了自身的挑战。“为了使触觉感知在无人机上工作，它需要轻量、低延迟和低功耗，”代尔夫特理工大学的教授Salwa Hamaza在新闻稿中解释道。幸运的是，大自然已经在其中做了一些创新。Hamaza及其团队为无人机制作的“须毛”由细腻的镍钛合金线制成，每根直径为0.4毫米——大约是四张纸的厚度。然而，天线的长度却超过了无人机本身。研究人员在一个手掌大小的无人机上连接了两根须毛，每根长近8英寸，底部有三个小压力传感器。这些传感器可以评估导线的弯曲程度，从中无人机可以估算与附近障碍物的距离和相对位置。所有必要的导航计算都由无人机上的微控制器处理，无需依赖外部计算机。听起来可能不太复杂，但即便是确定线的安装角度也是一个挑战。通过须毛导航的动物通常是不飞的。即使是非常轻且精致的长突出物也可能使无人机不稳定。当研究人员让无人机沿着墙壁移动时，他们发现须毛的阻力可能导致无人机旋转和坠毁。研究人员比较了总共72次飞行，测试了六个不同的角度在三个不同的速度下。当须毛安装在30度、45度和60度时，无人机飞行没有重大意外。在这三种角度中，选择了45度角，因为它导致无人机的方向偏离最小。他们还考虑到60度角会减少向前的感知范围。研究人员在处理须毛收集的信息时也遇到了几项障碍。其中一项是区分实际接触信号与无人机自身造成的干扰，比如来自螺旋桨的振动。即使过滤掉这些噪声，约38%的无人机检测结果仍为误报。这个问题似乎是漂移现象，即传感器读数会随着时间的推移逐渐偏移。因此，研究团队开发了一种修正算法，在飞行过程中根据无人机没有接触任何物体时的传感器读数，持续估算漂移趋势。当与过滤器结合时，误报率据报告下降至0%。这些测试主要在一个由三面透明墙按行排列的环境中进行。每当触觉传感器接触到墙面，无人机就会平行于墙面飞行，并保持与墙面60到100毫米的距离，直到到达边缘。当墙面与之成角度时，无人机也能顺利导航，这样的情形是激光传感器无人机无法做到的。然而，在现实世界的情况——比如灾难后的碎石中——障碍物并不是如此整齐排列。即使在普通房间里，无人机沿着墙壁飞行也可能轻易卡在角落或忽视侧面障碍物。因此，研究人员编码了一种探索方法，通过概率估计墙壁的形状，优先移动于未探索区域。使用这种方法，无人机在90%的测试中成功地找到了一个宽2.5英尺的出口，位于一个有玻璃墙的小房间中。考虑到这个触觉系统只使用了无人机192 KB内存的一小部分，仍然有提升的空间。“我们想展示触觉不必以大小或计算能力为代价，”代尔夫特理工大学的博士生叶朝山说道。