如今，如果你想要一臺身形小巧、操控靈敏、速度快的飛行器，四軸飛行器是最好的選擇，它們造價相對便宜，普通人就能操控。不過，從理論上來講它並不是最棒的飛行平臺，因為自然界裡可沒有這樣的怪傢伙，動物們都靠扇動翅膀飛行，因為這樣的的飛行方式效率更高，而且機動性更強。不過，人類現有的技術暫時還無法製造類似動物的翅膀，此外對飛行姿態的控制也是難上加難。因此，我們依然要靠四軸飛行器。
不過，科技進步無止境，來自伊利諾伊大學和加州理工學院的 Alireza Ramezani、Soon-Jo Chung 和 Seth Hutchinson 誓要將跨過這兩道坎，給機器人插上翅膀。於是他們開始動手研發機器蝙蝠了。
機器蝙蝠（B2）的研發歷時數年時間，去年研究人員在斯德哥爾摩的 ICRA（國際機器人頂級會議）上發表了一篇論文。現在，B2 則登上了權威雜誌《Science》子刊《Science Robotics》的封面，因此我們決定再來說說機器蝙蝠的現狀。
蝙蝠的翅膀與鳥類完全不同，其差異可不只翅膀上有沒有羽毛覆蓋。通常，當機器學家製作類鳥或類昆蟲型的機器人時，它們會盡力去模仿此類動物的翅膀，或者在整個翅膀結構中加入幾個剛性部件。
不過，蝙蝠的翅膀工作原理有所不同，其翅膀的底層結構是由變質的肌肉骨骼系統組成的，這套系統自由度（DoF）大於 40，扇動翅膀時，蝙蝠身上的某些骨頭甚至會主動變形。此外，蝙蝠翅膀表面表面覆蓋了一層具有柔韌度調節能力的非均質薄膜。研究人員表示，如此複雜的飛行系統讓蝙蝠獲得了超高的敏捷度，但也提高了人們在機器人身上複製這套飛行系統的難度。
由於無法完整的複製蝙蝠「恐怖」的自由度（會造成機器人過於沉重和複雜），研究人員決定將其自由度從 40 直接降到 5（包括肩部、肘部動作，手腕彎曲和腿部與尾巴的左右彎曲）。這樣的機器蝙蝠雖然不算完美，但已經可以擁有蝙蝠 57% 的飛行能力。研究人員打造的 B2 機器蝙蝠與埃及果蝠大小類似，翼展為 47 釐米，重量僅為 93 克。
機器蝙蝠的核心組件
B2 需要用到 5 級自由度是翼面形態的要求，伸展、彎曲和扭曲等動作都會影響翼面的底層結構，引發空氣動力學上的巨大變化。
B2 的翼面由柔性矽膠膜製成，其厚度僅為 56 微米，因此要想控制這樣的「翅膀」完成飛行任務是個巨大的挑戰。最終，研發人員用閉環反饋法解決了這一問題。
眼下，B2 已經能在保持穩定的情況下完成直飛、俯衝和轉彎等動作，還原蝙蝠的大部分飛行形態了。
蝙蝠是種頗為神奇的動物，它不但能倒吊在洞穴中，還能將抓到的昆蟲藏在翅膀中帶回家享用。不過，雖然眼下 B2 還不能複製所有蝙蝠的能力，但它已經幫研究人員深入了解了蝙蝠的工作方式，蝙蝠如何扇動翅膀、如何控制飛行狀態都不再是個謎。
未來，動作靈活的機器蝙蝠可以負責完成許多極限飛行任務（如狹窄空間中），研究人員也非常看好它未來在建築工地中的應用。
機器蝙蝠的商業化運營可能還遙遙無期，但要想將其變成現實，研究人員就必須繼續努力探索如何完成電池、驅動器和計算設備的小型化和輕量化。
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