
在军事侦察与环境监测等领域,无人机应用日益广泛,但复杂环境下的安全着陆仍是技术瓶颈。相较于悬停模式的高能耗与噪音干扰,实现类似“间谍摄像头”般的隐蔽驻留成为研究重点。然而,在枝叶遮挡视线的森林环境中,精准定位并抓握树枝一直是个难题。
针对这一痛点,荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)研究人员从鸟类着陆行为中汲取灵感,开发出一款融合触觉感知的仿生无人机。该方案不再单纯依赖视觉系统,而是通过物理接触来弥补摄像头在复杂植被中的感知盲区。
像鸟一样“摸”着树枝着陆
这款原型机配备了三个灵活的机械“手指”,每个手指包含三个指节,表面覆盖柔软硅胶并嵌有三个触觉传感器。着陆过程中,无人机首先利用摄像头估算树枝位置,随后伸出手指进行试探性接触。
一旦九个传感器中的任意一个检测到物理接触,便会向控制系统发送信号。凭借对机械手几何形状的精确建模,无人机能根据被触发传感器的位置,反向推导出树枝的空间位置、尺寸及姿态。项目作者安东·布雷登贝克(Anton Bredenbeck)指出,这如同闭眼用手摸索物体,无人机通过不断“撞击”目标,逐步构建出高精度的环境模型。
确认接触后,无人机调整抓握力度,利用内置特殊弹簧将手指锁定在树枝上。这种机械锁定机制意味着,在稳固驻留期间无需消耗额外电能,有效解决了长时间悬停的续航焦虑。
视觉偏差60厘米仍可精准修正
测试数据显示,该系统的着陆成功率超过99%。即便初始视觉估算存在高达60厘米(约24英寸)的误差,无人机仍能通过触觉反馈自我修正,完成安全抓握。
研究团队强调,触觉传感并非要取代摄像头,而是在光照不足或视觉受阻等恶劣条件下提供关键冗余。这项由副教授萨卢阿·哈马扎(Salua Hamaza)领导的研究成果,近期已发表在《Nature npj Robotics》期刊上。