仿生无人机是无人飞行的下一件大事吗？

在初创企业发展的支持下，大量研究表明，受自然启发的无人机是飞行的未来。

空中运输的未来计划包括看到一小群无人驾驶飞机与全球 500 亿只鸟类在天空中争夺空间。但也有中途之家的潜力，在那里，看起来像鸟的无人机最终会与它们受到启发的动物和传统的四轴飞行器一起飞行。

一批受大自然启发的新型无人机，其中许多是大学的衍生产品，正在引起投资者的注意。Animal Dynamics于 2015 年作为牛津大学项目的衍生产品推出，此后筹集了 3500 万英镑，销售 Stork 翼伞无人机，虽然看起来不太像动物，但在以下方面包含了来自大自然的灵感怎么运行的。(之前的项目 Skeeter 的灵感更接近于蜻蜓翅膀的运动，包括它拍动的推进力。)

鹳翼伞无人机。图片来源：动物动力学

“我们知道自然界中的某些事物已经开发出非常出色的解决方案来解决我们作为人类也面临的问题，”Animal Dynamics 工程主管 Ian Foster 说，他是该公司 91 名员工之一。

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现在加入这是 Matěj Karásek 在他自己的公司中看到的回声。Karásek 是荷兰初创公司Flapper (前身为 Flapper Drones)的创始人，该公司是代尔夫特理工大学的衍生公司，拥有两名员工，并筹集了 100,000 欧元的种子资金。该大学项目已经进行了二十年的大部分时间，旨在尝试开发一种轻型仿生无人机。

Karásek 说，大小和规模方面是一个必要的邪恶。“仿生无人机的一个主要优势是它们需要体积小，因为物理原因，”他解释道。这使它们能够完成更大的无人机无法完成的更详细、更精细的任务——从最初看似局限的事情中获得优势。

创造一架以自然为灵感的大型无人机遇到了渡渡鸟遇到的同样问题：它不能飞。小尺寸也带来了另一个好处：“如果你让它们变小，它们就会非常安全，这不仅是因为它们的尺寸，还因为它们的翅膀很柔软，”Karásek 说。

拍板天使。图片来源：Flapper Drones

隆德大学的 Christoffer Johansson 是大学研究团队的一员，该团队最近发表了一篇概述机器人鸟类机翼发展的论文，他也认为安全是仿生无人机的一个好处。

“四轴飞行器对损坏很敏感，”他说。“如果他们撞到什么东西，他们就会崩溃。拍打的可能不那么敏感，并且可能会在崩溃时重新启动。”

差异点

Animal Dynamics 的 Stork 无人机不认为尺寸是问题。它的翼伞可以承载 135 公斤的有效载荷，最远可达 400 公里，这要归功于自然界启发的革命，即无需为发动机提供动力即可滑行数公里——该公司的工程主管福斯特认为，这使其适用于建筑较少的工作——上的领域。

“我们希望能够在他们非常偏远的地方开展业务，”他说。“我们正在向基础设施崩溃的地区提供援助。那里不会有机场。”

但对于像 Flapper 这样试图在更多建筑、人口稠密的环境中寻找利基市场的无人机公司来说，安全是它认为其仿生无人机系列提供差异化​​关键点的一个领域。“如果你用传统无人机飞入某物，锋利的螺旋桨可能会切入物体，但如果使用柔软的机翼，它们实际上会从物体上弹开，”Karásek 说。

Flapper 成立于 2019 年，旨在解决娱乐界完全不同的市场需求。Karásek 设想他的鸟类无人机将在主题公园表演中取代真实的鸟类。然后大流行来袭，该行业的需求突然暴跌。从那以后，Flapper 将目光投向了娱乐业以外的领域，将其无人机吹捧为世界上第一款可以在空中盘旋的商用仿生无人机。

拍打蝴蝶。图片来源：Flapper Drones

新型仿生无人机的性能与市场上已有的四轴飞行器不同，这不仅仅是悬而未决。

“在很多事情上，动物比机械无人机做得更好，”一本关于无人机历史的书的作者亚瑟霍兰德米歇尔说。“例如，栖息在一系列表面和结构上的能力。或者垂直起飞和降落而不使用大量能量，在飞行中灵活快速，或者飞行很长时间。” 出于这些原因，仿生无人机具有巨大的前景，”米歇尔说。

安全和微妙

缺乏侵入性是 Flapper 希望推销其产品的一种方式。除了无人机的悬停能力和安全性，如果发生碰撞，Flapper 还表示它比更传统的四轴飞行器竞争对手更安静。“这是一个不同的频率，”Karásek 说。“这不是螺旋桨的这种高音调嗡嗡声，而是更低的频率，更少干扰，更令人愉悦。”

Flapper 团队认为，随着无人机的使用变得越来越普遍并融入我们的日常生活，所有这些都很重要。根据一项行业分析，到 2030 年，商用无人机行业预计将以每年 24%​​ 的复合年增长率增长。

“随着我们越来越多地使用机器人和飞行机器人，我们将被它们包围，”Karásek 说。“安全将变得非常重要，因为现在这是限制无人机使用的因素。”

Karásek 和 Foster 都认为监管是阻碍其增长的关键因素之一。Foster 说：“随着我们与监管机构建立起信心，我们就可以向外扩张。” “这是一种分阶段、渐进的方法。这不是开发产品，将其卖给某人，然后就离开的情况。目前还没有监管框架。”

即使是这样，这些仿生无人机也有其缺点。未来使用无人机最科幻的计划包括携带相对较大的有效载荷，从货运卡车中解放出道路网络，并将产品运输放到空中。这是受生物启发的无人机将要努力解决的问题。

目前，Flapper 销售翼展为 50 厘米的无人机，Karásek 称其“相当大”。该公司计划小型化而不是扩大设备的尺寸。凭借目前的技术和硬件状况，Karásek 认为有可能将他的无人机尺寸缩小到目前的一半，但由于执行器技术的局限性，这需要权衡取舍。

Flapper NimblePlus 无人机。图片来源：Flapper Drones

Karásek 拒绝透露 Flapper 售出的无人机数量，但表示该公司更注重质量而非数量——并且正在寻求主流以外的市场。

“如果我们与玩具制造商竞争，他们只会模仿我们，”Karásek 声称。“如果我们与 [中国无人机制造商巨头] 大疆竞争，他们也会抄袭我们。我们正在努力寻找自己的方式来继续开发技术，同时保持我们的利基市场。”

Michel 认为，目前对仿生无人机的关注反映了人们对无人机浪漫本质的兴趣。

“除了潜在的实际好处之外，仿生无人机还具有重要的叙事能力，”他说。“它们看起来非常具有未来感，而且它们激发了人类原始的魅力。看起来像蝙蝠或老鹰的无人机比普通的老式四轴飞行器更容易引起人们的兴趣。”

Foster 认为，受自然启发的设计也受益于对可持续性的更广泛推动。

“大自然非常有效率，”他说。“大自然没有太多的能量可供使用。作为人类，我们经历过一个能源廉价的阶段。你可以在地下再挖一点，再往上面放一些燃料。”

仿生无人机的利基市场也是欧洲国家觉得更适合解决的问题，而不是与中国和美国巨头在更主流的无人机上竞争，后者的现有公司已经很成熟。差异点是竞争激烈、不断发展的行业的关键。在传统上将现成无人机视为四轴飞行器的空间中，这些更具生物灵感的版本脱颖而出。