运动学数据有助于开发下一代扑翼无人机。蝙蝠空气动力学的详细数据捕获阵列中50个摄像头同步AI实现飞行仿真成功绘制蝙蝠飞行路径。
生物灵感与生物多样性
大自然花了38亿年的时间完善形式、功能和过程。凭借科学的严谨性和创造力，我们可以利用自然来解决几乎任何问题——从纳米级到全球性的问题。我们称之为生物灵感。生物灵感涉及从生物系统中汲取原理并将其应用于技术和设计问题。随着全球挑战变得更加复杂，研究人员和科学家越来越多地从生物系统中汲取灵感来寻找新的解决方案。
“与固定翼相比，扑翼机器人降低了机械复杂性并减少了系统质量。换句话说，它们针对未来建造更小、更安静的无人机进行了优化。”------罗尔夫·米勒弗吉尼亚理工大学。
解决方案
固定翼无人机在拍摄和摄影中很受欢迎，但具有扑动翅膀的仿生机器人才是未来。研究蝙蝠如何飞行的研究人员正在将这些数据应用于开发下一代飞行机器人。与固定翼机器人相比，扑翼机器人降低了机械复杂性并减轻了系统质量。换句话说，它们针对未来建造更小、更安静的无人机进行了优化。在自然界中，许多动物物种既可以飞行也可以滑翔。蝙蝠是独一无二的，因为它们是唯一能够进行真正且持续飞行的哺乳动物。蝙蝠比大多数鸟类更加熟练，可以利用它们的飞行能力捕食、逃避捕食者和迁徙。有趣的是，蝙蝠的翅膀是高度适应的前肢，覆盖着皮肤膜，与鸟类的羽毛翅膀有很大不同。
蝙蝠隧道
弗吉尼亚理工大学教授罗尔夫·穆勒(RolfMueller)博士于年开始了记录文莱蝙蝠运动的旅程。现在，在克服了COVID-19大流行造成的多次延误后，他为现场蝙蝠和蝙蝠建造了一条动作捕捉隧道。蝙蝠和复制飞行的机器人。该隧道配有50个#chronos高速相机#和超声波麦克风，可捕捉蝙蝠通过隧道时的运动和生物声纳脉冲，并将这些信息输入数据库以供日后分析。通过观察和记录蝙蝠的飞行模式，研究人员能够更全面地了解蝙蝠的飞行情况，包括详细的翅膀运动以及声音和运动如何结合在一起以实现灵活的空中机动。经过大量的设置工作，穆勒教授的团队利用该国多样化且丰富的蝙蝠种群，在赤道小国文莱完成了隧道的建设。
在Mueller博士的团队中，高级博士生胡一浩设计了一种利用深度学习和相机阵列来建模和模仿蝙蝠飞行的新方法，以跟踪三维空间中的蝙蝠飞行。每个摄像机都需要高分辨率和高帧速率来捕捉蝙蝠的快速飞行和快速移动的翅膀的细节。
然后，这些视频被输入一种名为图卷积神经网络(GCNN)的突破性人工智能技术，该技术能够以类似于人脑学习移动和执行动作的方式学习模仿和优化任何3维物体的运动。
与传统方法相比，深度学习的巨大表征能力使设计空间更接近真正不受约束的仿生学，传统方法涉及专业设计的机械模型的有限精度。然而，前所未有的性能的代价是训练AI模型所需的50个Chronos相机捕获的前所未有的数据量。
概括
Chronos相机如何帮助Mueller的团队？
与竞争对手相比，Chronos1.4相机系统在成本和高性能之间实现了平衡，为Mueller团队提供了最佳价值。为了捕捉飞行过程中蝙蝠翅膀运动的小细节，需要超过每秒帧(FPS)的帧速率。凭借FPS和*分辨率，Chronos使团队能够以前所未有的细节水平跟踪微妙的运动和机翼形状的变化。
Mueller博士测试了其他一些高速相机制造商的产品，发现要么性能达不到要求，要么成本在他们的预算内可以忽略不计。Mueller博士确定他需要50个摄像头，并开始建造隧道来安装摄像头并开始该项目。
Mueller博士强调，由于成本和可用性的原因，大多数针对高FPS进行优化的高速摄像机对于大学来说是遥不可及的。Chronos提供了一种经济实惠的解决方案，并且不会影响帧速率和分辨率。经过几周对不同产品的比较后，选择很明确，Mueller博士决定使用Chronos1.4相机系统来捕捉他的研究，他对结果非常满意。
同时控制阵列中的50个摄像机
对于具有多相机阵列的研究项目，同步对于控制记录时间至关重要。通常，单根触发开关电缆用于同时控制多个摄像机的启动和停止。
直观、紧凑且易于使用的界面，在开源软件上运行
Chronos相机配备5英寸电容式触摸屏显示屏，带有定制GUI。这使得用户可以通过各种直观的设置轻松对焦、设置曝光、设置录制时间并启动播放。用户还可以通过附带的PCAPI控制摄像机，并将视频保存到外部PC或硬盘驱动器，以实现快速、稳健的数据存储和高效的工作流程。
Chronos相机在开源软件上运行，允许用户根据自己的需要修改和编辑源代码，构建定制软件，例如用于集中控制多个相机的网页。Chronos相机提供可扩展的灵活性，并在可访问性和定制方面超越了典型相机。