机器人如何通过嗅觉传感器技术的概念实现不可思议功能
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。
研究团队由圣刘易斯华盛顿大学工程与应用科学系的副教授Baranidharan Raman领导,他获得了美国海军研究室ONR的75万美元资金支持,以开发基于高度灵敏嗅觉系统的生物混合鼻。
Raman指出,生物感测系统比传统化学感测装置更加复杂,因为它包含负责嗅觉功能的化学传感器。此外,这种原始本能存在于许多脊椎动物和无脊椎动物中。"融合生物学解决方案可以用于非侵入式或化学检测等问题,而且这种设计与运作原则在所有物种中都是相同的,因此理解基本嗅觉处理原理对于工程解决方案至关重要。"
多年来,Raman及其团队致力于研究蝗虫如何以简单方式接收和处理感觉信息,他们发现气味激活脑部动态神经活动,使得蝗虫能够辨认特定气味,即使是在其他气味共同存在的情况下。在其他实验中,他们还发现蝗虫能够被训练辨认某个气味,即使在复杂条件下也能正确识别。
为什么不直接利用生物解决方案? Raman提出了一个问题,并解释说,即使是最先进微型化学传感器也有许多传感器,而昆虫天线上的化学传感器数量更是成千上万且各有不同类型。
为了监控昆虫探索其环境中的气味时的大脑神经活动,研究人员计划使用低功率电子元件收集、记录和传输数据。山塔努Chakrabartty教授,将与Raman合作,共同开发这些组件所需的一系列小型电子产品。
此外,通过遥控技术使用蝗虫作为样本采集的仿生机器人系统进行测试。这项工作将由材料科学助理教授Srikanth Singamaneni负责,他将研发一种可贴到蝗翼上的电浆“纹身纸”,这张纸带有微热,可以引导遥控飞行方向,同时也是收集邻近挥发性有机化合物样本的手段。
"狗类目前仍然是许多工程应用中的先进感觉设备,如国土安全和医疗诊断,但训练和控制这些动物需要时间并且困难,而且缺乏强大的译码程序以从生物系统获取有关化学发送信息,对于更广泛应用是一个重大挑战。"
因此,本次项目旨在验证基于蝇子的化学检测途径,并希望将其用于爆炸物侦查等任务。这项工作可能会开启一扇全新的门,让我们对世界有着全新的认识,同时为人类社会带来巨大好处。