搜救团队长期渴望一种能潜入坍塌建筑或烟雾房间的小型无人机。在零能见度环境下，摄像头失效，激光雷达过重，雷达难穿透灰尘。然而，啮齿类动物却能在此类狭窄无光空间中自如穿梭，其秘诀在于触觉而非视觉。
代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）工程师受此启发，在一架掌心大小的四轴飞行器上安装了两根纤细的人工胡须。该无人机仅凭物理接触即可沿墙飞行、绘制房间地图并定位出口，无需视觉或重型传感器，仅需3.2克硬件和34千字节的代码。
轻量化设计与高效算法
这项研究于2026年9月18日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。主要作者Chaoxiang Ye、Guido de Croon和Salua Hamaza基于多年生物启发机器人学研究，提出了全新的触觉导航概念。Hamaza副教授表示：“我们希望为无人机配备丰富的触觉感知，利用触觉探索并飞越未知领域。”
每根胡须由长20厘米、直径0.4毫米的镍钛合金线制成，基部内含三个MEMS气压计。当导线弯曲接触表面时，压力传感器记录差分变化，软件将其转换为毫米级精度的接触深度信息。整个传感包重仅3.2克，测试无人机总重44.1克。
为解决接触力可能导致的不稳定问题，团队开发了一套触觉深度估计管道，过滤飞行噪声和漂移。该系统运行在STM32F405微控制器上，总RAM仅192KB，触觉算法占用34KB内存，远低于许多低分辨率照片的文件大小。
黑暗环境中的实测表现
测试证实了该概念的可行性。在完全黑暗环境中，无人机能跟随刚性墙壁及柔软纺织品表面，通过调整滚转和偏航角保持恒定距离。它还能导航布满透明面板的赛道，这些面板通常会欺骗摄像头和超声波系统，但无人机通过胡须反馈修正航向，未发生碰撞。
研究人员编程实现了结合主动感知的循墙行为。无人机沿表面扫描构建封闭空间的简单触觉地图。在一次玻璃墙房间实验中，它成功找到宽约76厘米的狭窄出口，多次重复试验成功率达90%。这种概率策略优先将移动导向未探索区域，简单而有效。
此前无人机触觉感知尝试多依赖机械臂或笨重保险杠，增加了质量和复杂性。代尔夫特团队将胡须延伸至螺旋桨前方，以45度角向上扫掠，这是经72次试飞后确定的最佳角度，产生的姿态偏差最小。人工胡须模仿老鼠被动感知方式，无需主动挥动，数据实时传输至飞控系统，延迟极低。
应用前景与局限性
应用场景不仅限于救援。检查员可将无人机送入灰尘弥漫的工业管道或通风井，急救人员可将其部署于浓烟火灾现场。该系统适用于混凝土及窗帘等不同材质，灵活性对真实灾害现场至关重要。媒体报道指出，该装置开启了在灰尘、烟雾或完全黑暗中导航的可能性，并具备GPS丢失时的战场潜力。
然而，当前设计倾向于缓慢谨慎的飞行，循墙速度保持在每秒20厘米以下，更快运动可能导致胡须过度弯曲或平台失稳。系统还需初始前向运动以启动接触，纯悬停探索需额外逻辑。
扩展性方面，更大无人机可结合胡须与传统传感器进行混合导航，更小无人机可打包多对胡须实现三维感知。团队证明核心感知管道可在极少资源下运行，未来迭代可在不显著增加代码规模的情况下，添加对已探索区域的记忆功能。
第一作者Ye表示：“我们想证明，触觉不必以牺牲尺寸或计算能力为代价。”毫米级深度估计、低于100克的总质量及几十千字节内存，对受限工程环境意义重大。尽管批评者可能认为该方法原始，但在摄像头和激光雷达失效的关键环境中，直接接触提供的数据更为可靠。
该原型机是对现有系统的补充。无人机可在空气清晰时依靠视觉巡航，条件恶化时切换至触觉模式，这种冗余可能挽救生命。团队计划进一步探索更柔和的接触、曲面及动态环境，并希望将胡须与极简惯性传感集成，以便在两次接触间进行航位推算，实现在建筑物开放空间穿行并重新建立接触。