振翅知风：东京科学大学仿生风向感知技术解析

张开发
• 2026/4/11 0:41:43 • 15 分钟阅读

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振翅知风：东京科学大学仿生风向感知技术解析
2025年初，东京科学大学（Institute of Science Tokyo）副教授Hiroto Tanaka领导的研究团队在《Advanced Intelligent Systems》期刊上发表了一项突破性成果：通过在仿生柔性扑翼上安装低成本应变传感器，结合卷积神经网络模型，实现了高达99.5%的风向检测精度。这项技术为小型空中机器人在无专用流量传感设备条件下感知环境风场提供了全新范式。一、生物灵感：从昆虫触角到蜂鸟翅膀飞行昆虫和鸟类的翅膀上分布着多种机械感受器，能够收集应变传感数据以辅助飞行控制。这些感受器可检测风力、身体运动和环境条件的变化，使生物能够在飞行过程中做出即时调整。例如，天蛾、蜻蜓、蝗虫等昆虫的翅膀翼脉及根部附近均拥有应变感受器，能够感知翅膀的微小变形；而白来航鸡羽毛毛囊附近的应变感受器则被认为专门用于检测风向。值得注意的是，自然界中昆虫的触角同样是精妙的风向感知器官。触角上分布着大量机械感受器，当气流掠过时，触角发生微小偏转，感受器将机械形变转化为神经电信号，使昆虫能够实时判断风向来调整飞行姿态。东京科学大学团队的核心灵感虽主要来自鸟类和昆虫翅膀上的应变感受器，但其底层逻辑——将机械形变转化为电信号以感知气流环境——与昆虫触角的感知机制高度一致。因此，该技术亦可视为对昆虫触角风向感知功能的工程化仿生实现。研究团队选择了蜂鸟作为仿生对象，因其悬停飞行方式对气流变化极为敏感，这一特性使得机翼应变与风向之间的映射关系更加显著。二、技术核心：多传感器协同与深度学习融合2.1 仿生机翼结构与传感器布局研究团队设计了仿照蜂鸟翅膀的柔性机翼结构：由3D打印框架支撑12.5

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