模仿蝙蝠的機器人：利用聲音在新環境中定位導航！

近日，以色列特拉維夫大學教授 Itamar Eliakim 及其同事開發出一種完全自主、像蝙蝠一樣的陸生機器人 Robat，它可以採用回聲定位來穿越新環境，並完全通過聲音來繪製地圖。

背景

蝙蝠，是唯一一類演化出真正有飛翔能力的哺乳動物，它們大部分都是白天休息，夜間覓食。

在飛行時，蝙蝠的喉內能產生超聲波，並通過口腔發射出超聲波。當超聲波遇到昆蟲或障礙物時會反射回來，蝙蝠的耳朵能接受反射的超聲波，並判斷目標是昆蟲還是障礙物，以及距離有多遠。這種探測目標的方式，被稱為「回聲定位」。

創新

近日，以色列特拉維夫大學（Tel Aviv University）的教授 Itamar Eliakim 及其同事開發出了一種完全自主的、像蝙蝠一樣的陸生機器人 Robat，它可以採用回聲定位來穿越新的環境，同時完全通過聲音來繪製地圖。相關論文發表於《PLOS Computational Biology 》期刊。

（圖片來源：Itamar Eliakim）

技術

之前，科學家們提出了許多理論框架，都是來解釋蝙蝠是如何解決機器人技術中最具挑戰性的問題，但是卻很少嘗試構造實際的機器人來模仿蝙蝠的能力。不同於之前在機器人技術中採用聲納裝置的嘗試，Eliakim 及其同事開發出一個模仿蝙蝠的方案，發出聲音並分析回聲，從而生成空間地圖。

Robat 具有一個超聲波揚聲器（類似嘴巴），可以製造出類似蝙蝠啁啾速率的調製頻率，同時也具有兩個超聲波麥克風（類似耳朵）。它可以自主地穿越新的戶外環境，並僅通過聲音就能實時繪製地圖。Robat 能勾畫出它所遇到的物體的邊界，並採用人工神經網路分類它們，然後創造出豐富、精準的環境地圖，同時避免碰到障礙物。例如，當進入死胡同時，機器人會採用分類能力去判斷是被牆阻擋，還是一株可以通過的植物。

（圖片來源：參考資料【2】）

（圖片來源：參考資料【2】）

價值

Eliakim 表示：「據我們所知，我們的 Robat 是首個完全自主、類似蝙蝠、生物上可信的機器人，它可以穿越新環境，同時只需基於回聲信息就可以繪製出圖像，勾畫出物體邊界，以及它們之間的自由路徑，並且識別它們的種類。我們展示了未來採用聲音定位的巨大潛力。」

關鍵字

定位、超聲波、仿生學

參考資料

【1】https://www.aftau.org/news-page-computers--technology?&storyid4702=2409&ncs4702=3

【2】Itamar Eliakim, Zahi Cohen, Gabor Kosa, Yossi Yovel.A fully autonomous terrestrial bat-like acoustic robot. PLOS Computational Biology, 2018; 14 (9): e1006406 DOI: 10.1371/journal.pcbi.1006406

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