蝙蝠之所以能在夜间灵巧地飞行，很大程度上是因为回声定位帮助它们在黑暗中“看见”。如今，研究人员表示，他们已经创造出第一款能够像蝙蝠一样利用回声定位来帮助其完全自主地探索周围环境的机器人。
蝙蝠通过发出咔哒声并聆听这些声音的回声来回声定位，这些回声可以揭示它们反射了什么。它们可以利用回声定位同时绘制新位置的地图并进行导航，以色列特拉维夫大学的蝙蝠专家、该研究的高级作者 Yossi Yovel 表示，这是一系列工程师发现非常困难的问题。
过去曾有许多尝试使用空中声纳来帮助机器人绘制环境地图和在环境中移动。然而，蝙蝠只需发射相对较少的咔哒声指向目标，并用两只耳朵来听回声，而过去模仿蝙蝠的研究通常使用多个扬声器和多个麦克风阵列。此外，在过去的研究中，这些机器人并非自行导航——而是由人工利用声纳数据来驾驶机器人。现在，以色列的科学家及其同事设计了一款机器人，它像蝙蝠一样使用声纳，在没有任何外部帮助的情况下进行导航。（遗憾的是，这款“Robat”不能飞行，而是使用轮子在地面上行驶。）
Robat 机器人
Robat 配备了一个模仿蝙蝠嘴部的超声波扬声器和两个模仿蝙蝠耳朵的超声波麦克风。在以每分钟约一米的速度移动时，大约每 30 秒停下来一次，每次发出三声持续 0.035 秒的啁啾声，同时将其扬声器指向三个不同的角度。这有助于它扫描约六米的范围。然后，机器人使用神经网络——一种人工智能系统——来分析回声，帮助它识别墙壁和植物等物体，并在必要时改变航向以完全自主地避开障碍物。
过去，带有声纳的飞行机器人使用的是广播窄频率范围声音的扬声器。但 Robat 发出宽带信号，就像蝙蝠一样，其回声携带有关反射物体的丰富细节。这使得 Robat 仅用一个发射器而不是几个就能完成任务。
在实验中，Robat 成功地在两个温室中导航而没有发生碰撞。“最令人惊讶的是它有效，”该研究的首席作者、特拉维夫大学机械工程师 Itamar Eliakim 说。“我们使用的是非常简单的算法，这些算法在理论上都是可行的，但我们并不确定它们是否能在现实中奏效。我们建造了一个完全自主的声学机器人，这并非易事。”
Eliakim 表示，任何需要导航的机器人——也就是说，大多数机器人——“都可以从我们的基于回声的导航算法中受益。这包括服务机器人，例如需要在客厅里导航的吸尘器机器人、在温室里导航的农业机器人，或在地震倒塌房屋的废墟下导航的救援机器人。”
Eliakim 说，未来的研究可能会带来更多类似蝙蝠的机器人，例如在麦克风周围放置耳朵以帮助将声音导向它们，或者将它们的传感单元安装在飞行机器人上。
科学家们于 9 月 6 日在期刊 PLOS Computational Biology 上在线详细介绍了他们的发现。
