像鸟一样灵活的无人机，你见过吗？

扑翼无人机可能比固定翼无人机更加灵活和节能，但它们中的大多数仍然不能在一个地方悬停，一个新的模型通过使用爪子机制以鸟类的方式暂时栖息在一个地点来解决这一限制。被命名为P-Flap的自主鸟类仿生扑翼直升机原型机翼展1.5米(59英寸)，体重仅700克(25盎司)。它是由瑞士EPFL研究所的博士后Raphael Zufferey设计的。在无人飞行器领域，大部分我们熟悉的无人机不是采用多旋翼就是固定翼设计。

其中多旋翼无人机有着飞行稳定，灵活性高，具备一定载重能力的优势，但因为续航与速度上的短板，这类无人机往往只能承担一些近程、低空的飞行工作，比如航拍之类。

至于高空远程类飞行，仍是由固定翼无人机主导，毕竟这类无人机速度更快、飞的更高、续航也更远，不过固定翼无人机也并非完美，灵活性差、场地需求较大，适用范围窄是它们的弱势所在。

那么是否有兼备以上两种无人机优势的飞行器呢?

答案是有的，采用空中仿生学设计的扑翼无人机可以靠翅膀产生的升力和推力，实现安静、安全、高效的飞行，而且它还能提供比固定翼和多旋翼无人机和更好的灵活性与节能表现。

但扑翼机目前仍无法像后两者那样得到大规模的商业应用，是因为其一直都没能拥有一套良好的栖息与着陆机制。

PFL 研究人员开发了一种方法，允许扑翼机器人使用爪状机制自主降落在水平栖息处。这项创新可以显着扩大机器人辅助任务的范围。

一只鸟落在树枝上使机动动作看起来像是世界上最简单的事情，但实际上，栖息的动作涉及时间、高冲击力、速度和精度之间极其微妙的平衡。这是一个非常复杂的动作，直到现在还没有扑翼机器人(扑翼机)能够掌握它。

Raphael Zufferey 是工程学院智能系统实验室 (LIS) 和仿生机器人实验室 (BioRob) 的博士后研究员，他是最近一篇Nature Communications论文的第一作者，该论文描述了使这种栖息成为可能的独特起落架。他与西班牙塞维利亚大学的同事合作建造并测试了它，700 克的扑翼机本身是作为欧洲项目 GRIFFIN 的一部分开发的。

“这是一个更大项目的第一阶段。一旦扑翼机能够自主降落在树枝上，那么它就有可能执行特定任务，例如不引人注意地收集生物样本或从树上进行测量。最终，它可以甚至降落在人造结构上，这可以开辟更多的应用领域，”Zufferey 说。

他补充说，在栖木上着陆的能力可以为扑翼机提供一种更有效的方式——与许多无人机(UAV) 一样，它们的电池寿命有限——利用太阳能充电，这可能使它们成为远程任务的理想选择。

“这是朝着使用扑翼机器人迈出的一大步，到目前为止，扑翼机器人实际上只能进行自由飞行，用于操纵任务和其他现实世界的应用，”他说。

最大限度地提高强度和精度;最小化重量和速度

在没有任何外部命令的情况下将扑翼机降落在高处所涉及的工程问题需要管理自然界已经完美平衡的许多因素。扑翼机在栖息时必须能够显着减速，同时仍能保持飞行。爪子需要足够强壮以抓住栖息处并支撑机器人的重量，但又不能太重以至于不能举起来。“这就是我们选择单爪而不是两爪的原因之一，”Zufferey 指出。最后，机器人需要能够根据自身的位置、速度和轨迹感知周围环境和前方栖息地。

研究人员通过为扑翼机配备完整的机载计算机和导航系统来实现这一切，并辅以外部动作捕捉系统以帮助其确定其位置。扑翼机的腿爪附属物经过精细校准，以补偿飞行过程中的上下摆动，因为它试图磨练并抓住栖木。爪子本身的设计是为了在撞击时吸收机器人的前向动量，并快速而牢固地闭合以支撑其重量。一旦栖息，机器人将保持在栖木上而不消耗能量。

即使考虑了所有这些因素，Zufferey 和他的同事们还是成功了，他们最终不仅建造了一个而是两个爪足扑翼机来复制它们的栖息结果。

展望未来，Zufferey 已经在考虑如何扩展和改进他们的设备，尤其是在户外环境中。

“目前，飞行实验是在室内进行的，因为我们需要一个可控的飞行区，并通过运动捕捉系统进行精确定位。未来，我们希望增加机器人的自主性，以在户外执行栖息和操纵任务在一个更加不可预测的环境中。”

根据研究团队的预期，当未来的P-Flap能够在栖木上完成真正的自主降落时，它就有可能用来执行一些特定任务，比如不引人注目地收集生物样本或从树上测量数据。如果这款扑翼机器人能降落于更多特定的人工结构上，说不准还能开辟出更多的应用领域。最重要的是，一旦精通了鸟类的着陆的本领，扑翼无人机将再也不用担心续航不足的问题，而它们也将能胜任更多远程飞行任务。

因为这种无人机可以采用小电池搭配太阳能充电的自给自足式组合，这样电用完时，它可以随便找个树枝、铁管之类的地方降落，再利用太阳能为自己充电，只要充满了电它就能继续接下来的路程，如此反复，直到抵达自己的任务地点。