机器人如何通过不同传感器的分类方法获得不可思议功能

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。这种技术不仅能用于安全应用,还可能为国土安全和医疗诊断带来革命性的改变。

美国圣刘易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)的工程师团队通过研究蝗虫如何以简单方式处理感官信息,得出了灵感并创造了新的仿生机器人感测系统。该项目获得了75万美元的资金支持,由生物医学工程副教授Baranidharan Raman领导,并由美国海军研究室(ONR)提供赞助。

Raman指出,虽然生物传感器比其他同类设备更加复杂,但它们在许多脊椎动物和无脊椎动物身上都存在。融合生物学解决方案可以用于非侵入式或化学传感等问题,而理解基本的嗅觉处理原理对于开发基于生物学启发的工程解决方案至关重要。

多年来,Raman及其团队一直研究蝗虫大脑如何接收和处理气味信号,他们发现当气味激活时,大脑中的动态神经活动使蝗虫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。此外,他们还发现蝗虫可以被训练辨认某种气味,即使在复杂条件下也能顺利辨认。

为了实现这一目标,研究团队计划监控昆虫自由活动时的大脑神经活动,并使用低功率电子元件收集、记录和传输数据。这项工作将与计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty合作,他是自适应集成微系统实验室的小型电子产品专家教授。

此外,材料科学助理教授Srikanth Singamaneni将开发一种可贴于蝇蛾翅膀上的电浆“纹身纸”,这不仅有助于遥控引导,但也可用作收集邻近挥发性有机化合物样本的一种方法,以便进行后续分析。

Raman表示,这项技术对狗之类现有的先进敏捷系统来说仍然是一大挑战,因为它们需要长时间训练,并且缺乏有效解码程序来提取来自生物系统的化学信息。他希望这项研究能验证并发展基于蝇蛾化学传感路径,以进一步用于爆裂物检测等任务。