回聲定位摸黑行動 無人機開天眼救災

編譯/潘楠慕  |2026.01.25
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研究人員在低能見度下測試無人機。圖/美聯社
回聲定位技術打開無人機「視線」。圖/美聯社
無人機應用廣泛。圖/美聯社
蝙蝠靠回聲定位在夜間飛行。圖/美聯社
無人機在模擬暴風雨中飛行。圖/美聯社

編譯/潘楠慕

當地震或海嘯等災難在黑夜降臨時,傳統搜救無人機往往因視線不佳而英雄無用武之地。美國研究團隊以蝙蝠為靈感,開發出一款利用「回聲定位」(Echolocation)技術的微型無人機,能夠在漆黑、滿布濃煙或者狂風暴雨等視線不佳的環境下飛行,這項技術可望為災後搜救爭取寶貴的黃金時間 。

無人機愈加被用於搜救工作,不過,體積龐大的無人機難以在複雜環境中運作,此外,現行搜救無人機靠視訊系統,主要在白天環境下作業,但是災害發生時,電力設施往往率先受損,搜救工作常得摸黑進行。

為了解決這些局限,美國伍斯特理工學院(Worcester Polytechnic Institute)機器人工程學助理教授桑凱特(Nitin Sanket)率領的研究團隊,從自然界尋找開發靈感,在蝙蝠身上找到答案。蝙蝠有高度發達的「回聲定位」(Echolocation)能力,也就是透過聲波的反射,來辨識空間位置,擅長在黑暗中飛行。

研究團隊開發出的微型無人機,體積僅有手掌大小,而且成本低廉、能源效率高,最重要的是,這款無人機採用回聲定位技術,在視線不佳下依然能上陣搜尋,打破現行搜救無人機難以發揮作用的場所和時間限制。

這項技術的關鍵,就在機身配備類似感應水龍頭的超音波感測器,可模擬蝙蝠的行為,透過發出高頻聲波並接收回聲,偵測其飛行路徑上的障礙物。研究人員示範運作方式:先在明亮室內遙控啟動無人機,之後測試將室內燈光幾乎全部關閉,僅保留一盞微弱的紅光燈的微弱光線,或者是全黑,且有人造煙霧或雪花瀰漫整個空間下的表現,無人機在這兩種情境下,都會在飛到接近一處透明玻璃牆時懸停、退後,顯示優異的環境感知能力。

研究團隊在開發過程中,一度飽受無人機旋翼轉動產生噪音,干擾超音波訊號所苦,他們特地為此設計特殊的3D列印外殼,來阻隔干擾,並且利用人工智慧(AI)技術,訓練無人機過濾噪音雜訊,解讀出正確的聲音訊號。

桑凱特坦言,蝙蝠的回聲定位能力不僅如此,牠們還能控制其肌肉的收縮,來過濾特定回聲,並且能在幾公尺外就探測到如人類髮絲般細小的物體,目前研究團隊開發出的無人機,與這種自然賦予的能力相比,「還遙不可及」,不過,他的目標是持續精進技術,使其有朝一日能夠應用於救災。

美國維吉尼亞理工學院副教授威廉斯(Ryan Williams)認為,關鍵下一步,是讓無人機超越單機運作,能夠以多台「機群」模式部署,並且自主決定搜索地點,將可有助於進一步提高搜救能力和效率。

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