科学家为了打造“隐形”无人机,过去尝试过迷彩涂装、透明材质或是复杂的光学折射系统,但效果往往相当有限,不过美国学术单位另辟蹊径找出新方法。
西北大学(NorthwesternUniversity)的工程团队利用人类视觉的生理限制“动态模糊(MotionBlur)”效应,开发出一款名为“PhantomTwist”的奇特无人机。
当它全速运转时,整台无人机会以每秒高达25次的速度自转,在人眼底直接“融化”成一团近乎透明的淡淡烟雾。
这项突破性的研究成果近日在澳洲雪梨举办的“机器人科学与系统(Robotics:ScienceandSystems,RSS2026)”学术会议上正式发表。
传统的四轴无人机通常是让螺旋桨快速旋转,而机身本体保持静止,这使得人们依然能一眼看穿其钢骨结构。然而西北大学电脑与机械工程副教授鲁宾斯坦(MichaelRubenstein)带领的团队却打破了这个常规。
鲁宾斯坦表示,一般的四轴无人机,即使螺旋桨转得再快,人们还是能一眼看到它静止的机身,而团队的设计是让整台无人机一起旋转,机身上没有任何一个零件是静止的。
这款PhantomTwist扬弃了传统的多旋翼构造,仅配备一个马达与一个螺旋桨。当螺旋桨朝著一个方向旋转时,无人机的机身本体便会往相反方向高速自转。
当整台无人机以每秒高达25次的速度极速自转时,这种超高速运动便会超越人眼视觉信号的累积速度,在人类视觉中直接失去清晰的轮廓。
电脑视觉专家亚历山大(EmmaAlexander)解释,这就像相机拉长曝光时间一样,高速旋转使得无人机上少数不透明的零组件与背景光线混合,最终呈现出类似轻微雾气的视觉效果。
要让一台一边疯狂自转、一边飞行的无人机保持平稳,同时还要达到最佳的隐形效果,在硬体配置上无疑是一大挑战。为此团队首先利用计算模型模拟了约两万种能够稳定飞行的配置,并交由AI进行反复筛选。
演算法就像一位精准的工程师,不断重新调整马达、电路板、电池、配重块与螺旋桨等零组件的空间位置,将它们分散在不同的高度与角度,巧妙避开它们在旋转时可能产生的视觉重叠。
接著,团队将筛选出的设计放入模拟飞行中,套用上百种真实世界的背景,并结合模拟人类视觉的“感知模型”进行显眼度评估。
经过这套全自动化的淘汰与微调机制,最终脱颖而出的设计在视觉感知度上,比传统四轴无人机整整低了十倍。当一切元件在空中旋转模糊后,它不再是一个移动的钢铁硬块,而是一团半透明的云雾。
这种低能见度的无人机,未来在野生动物监测、生态环境调查以及敏感基础设施巡检上具有极大的应用价值。
过去无人机突兀的外观常会惊扰野生动物,或使巡检区域的人群产生戒心,而几乎透明的PhantomTwist则能悄无声息地执行任务而不造成干扰。
不过团队也坦言这项技术目前仍有改进空间,最显著的问题在于噪音,螺旋桨在运转时依然会发出明显的嗡嗡声,且连接各部件的细导线与支撑杆在特定角度下仍隐约可见。
鲁宾斯坦副教授表示,未来的研究方向将尝试采用更透明的材料来制作支撑结构,并研发更安静的推进系统,让这台幽灵无人机真正实现既看不见、也听不到的境界。