机器人如何通过传感器的典型应用获得不可思议功能
导语：美国科学家借助蝗虫的神奇嗅觉，开发出新一代仿生机器人感测系统，该系统能够在复杂环境中准确识别特定气味，从而应用于安全领域。通过ONR的资助，生物医学工程副教授Baranidharan Raman和他的团队致力于研究蝗虫如何以简单方式接收和处理感官信息，他们发现气味激活了蝗虫大脑中的动态神经活动，使其能够在混乱的气味背景下辨认特殊气味。
美国圣刘易斯华盛顿大学的工程师们受到了蝗虫灵敏嗅觉的启发，并开发出了一个新的仿生机器人感觉系统，可以用于安全等应用。此项目得到了75万美元资金支持，由美国海军研究室提供。在此基础上，他们还设计了一种名为“生物混合鼻”的高灵敏度嗅觉系统。
该校工程与应用科学系生物医学工程副教授Baranidharan Raman表示，生物检测系统比其他同类设备更为复杂，它包含负责化学感官功能的大量传感器。虽然这种天生的能力存在于许多脊椎动物和无脊椎动物中，但它仍然是一个基本本能。
“融合生物学解决方案可以用来解决非侵入式或化学探测问题，而且这个设计被普遍复制。”Raman说：“因此，对基本嗅觉处理原理的理解对于由生物启发的人工解决方案至关重要。”
多年来，Raman一直在研究蝗虫如何以简洁方式接收和处理外界信息。他发现，当一种气味激活时，在蝂脑中的动态神经活动使它们能够辨识出特定的气息，即使是在其他多重覆盖的情况下。他们还训练了这些昆虫以辨认某些气息，并且即便在复杂条件下也能正确辨识出来。
为什么不直接使用自然界提供的一般方法？Raman指出，“即使是最先进的小型化化学传感器也有成千上百个传感器。而另一方面，如果你观察昆虫天线——其中含有各种类型以及数百万个传感器。”
为了监控昆虫自由活动、探索并解码其环境中出现的香料，大脑神经活动将被追踪。这需要低功率电子元件进行数据收集、记录及传输。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将与Raman合作开发必要组件。
此外，这项研究计划利用遥控技术，将蝂作为样本采集者的仿生机械体部署。材料科学助理教授Srikanth Singamaneni正在开发一种可贴到翅膀上的电浆纹身纸，以产生微热并引导昆蟲朝向特定位置。此外，还可以用这些纳米结构纹身纸来收集周围挥发性有机物样品，以便进行二次分析。
"狗已经成为许多工程应用中的先进感觉设备，比如国土安全和医疗诊断。但是训练这些动物所需时间与困难，以及缺乏有效译码程序从生物系统获取有关化学发送消息，这限制了更广泛应用的一个显著挑战。” Raman说，“我们希望这项研究能验证基于甲壳目的这一化学感觉路径，并进一步用于爆裂物侦测。”
