机器人将通过哪些类型的传感器获得不可思议的功能呢

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,但它仍然是未被完全利用的一项技术。

"融合生物学解决方案可以用来解决非侵入式或化学检测问题,而且它们普遍都遵循相同的设计与运算原则,因此了解基本嗅觉处理原理对于由生物启发的人工解决方案至关重要。" Raman说,“我们希望这项研究能证明并验证基于昆虫化学感知途径,这将有助于改进国土安全和爆裂物探测等领域。”

除了这些成果外,Raman及其团队还发现蝗虫可以被训练辨认特定的气息,即使是在复杂条件下也能准确识别。在未来,他们计划监控昆虫在自由活动、探索其环境时的大脑神经活动。这需要低功率电子元件来收集、记录和传输数据。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将与Raman合作开发必要组件,而材料科学助理教授Srikanth Singamaneni则会创造一种可贴在昆虫翅膀上的电浆“纹身纸”,既能引导昆虫朝向特定位置,又能帮助收集周围挥发性有机化合物样本,以便进行后续分析。此外,这种纹身纸还可以镶嵌电浆纳米结构,以便捕捉来自邻近空间的挥发性有机化合物样本。

"尽管狗鼻子依然是先进的人工鼻,但训练这些动物所需时间长且困难,加之缺乏强大的解码程序来提取来自生物体内化学信号,对于更广泛应用带来了重大挑战。” Raman指出,“我们期待这项研究能够克服这些障碍,为侦测爆裂品等任务提供更加精确、高效的手段。”