如熊蜂般稳定：新算法帮助扑翼微型机器人在阵风中保持平衡

来自莫斯科物理技术学院（MIPT）和斯科尔科沃科技学院的研究人员创建了一种算法，用于稳定带有扑翼的微型机器人的飞行，并构建了一个计算环境，用于在阵风条件下测试各种控制算法。大黄蜂是自然界中最灵活的生物之一，这得益于涡旋空气动力学，其中每次振翅都会形成稳定的涡旋结构，产生升力。然而，扑翼飞行本质上是不稳定的，将这种空气动力学特性应用到机器人或其数字模型上，会导致其在微小的阵风下失去平衡。新的稳定系统控制三个关键的机翼参数：振翅幅度、平均轨迹位置以及机翼绕自身轴的旋转角度。该算法使用基于离散李雅普诺夫函数的非线性控制器来计算机翼运动学的变化，以减少与期望航向的偏差。该算法在具有强烈垂直阵风的数字风洞中进行了测试：线性控制器仅在风力不超过机身重量的50%-60%时才能保持昆虫的稳定，而新的混合算法即使在阵风达到物体重量的1.5倍时也能稳定飞行，稳定时间为3至6秒。该计算环境遵循“感知-计算-行动”架构，并与强化学习工具兼容，从而可以公平地比较经典调节器、神经网络算法和混合方案。该团队计划进一步复杂化模型，并测试带有神经网络的混合控制器，以实现扑翼微型机器人的全自主导航。