机器人如何通过嗅觉传感器的力量实现不可思议的功能深入探索传感器原理及应用论文
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，从而开辟了广阔的安全应用领域。
圣刘易斯华盛顿大学工程师团队通过深入研究蝗虫大脑如何处理气味信息，获得了灵感并创造出了这项革命性技术。生物医学工程副教授Baranidharan Raman和他的团队得到了美国海军研究室ONR的75万美元资金支持，以此为基础研发了一种高度敏感的生物混合鼻。
Raman指出，这种生物感测系统比传统化学检测设备更加复杂，但也更具潜力。虽然这种嗅觉本能存在于许多动物中，但了解其工作原理对于开发基于生物学解决方案至关重要。
多年来，Raman和他的团队一直在研究蝗虫如何以简洁方式接收和处理感觉信号，他们发现气味激活了蝗虫脑部中的动态神经活动，使它们能够正确识别特殊气味，即使是在其他气味共同存在的情况下。在其他实验中，研究人员还发现蝗虫可以被训练来识别某些气味，并且即使在复杂条件下，也能准确地进行识别。
"为什么不直接利用自然界提供的解决方案?" Raman提问,"即便是最先进的小型化化学传感器也有成百上千个传感器。而昆虫天线上的化学传感器数量也是如此多样化。”
为了监控昆虫探索环境中的不同香氛时的大脑活动，以及记录这些数据，需要低功率电子元件。这部分工作将由计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty负责，他将与Raman合作开发必要的微型电子产品。
此外，为了使用遥控方式引导蝗虫朝向特定的位置，一种由生物兼容丝制成、具有电浆“纹身纸”的纳米材料专家Srikanth Singamaneni正在开发一种可贴在翅膀上的纹身纸。此外，这种纹身纸还可以用于收集附近挥发性有机化合物样本，让研究人员使用标准方法进行后续分析。
"狗的嗅觉系统仍然是许多工程应用中的先进选择，如国土安全和医疗诊断等领域", Raman说，“但训练和控制这些动物所需时间与困难度，加上缺乏有效解码程序以从生物系统获取化学信息，对于更广泛应用带来了巨大的挑战。”
