机器人将通过哪些传感器获得不可思议的功能

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。这种仿生技术得到了美国海军研究室的大力支持。

圣刘易斯华盛顿大学的工程师团队通过研究蝗虫如何以极为简单的方式接收和处理感官信息,发现了气味激发脑部动态神经活动的机制。这使得蝗虫能够正确辨认特殊气味,即使是在其他气味共同存在的情况下。

该校生物医学工程副教授巴拉尼德哈兰·拉曼(Baranidharan Raman)领导了这一项目,并获得了75万美元的资金赞助。他指出,生物传感系统比其他同类工程更为复杂,因为它们包含负责嗅觉功能的化学传感器,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,而且其设计与运算原则是普遍可复制的。” 拉曼说,“因此,对基本嗅觉处理原理的理解对于启发生物学工程解决方案至关重要。”

多年来,拉曼一直致力于研究蝗虫大脑如何以简单方式接收和处理感觉信号。他发现,当一种气味激活时,它会在大脑引起动态神经活动,使蝗虫能够区分特定气味,即便是在其他多种混合存在的情况下。

此外,研究还表明,可以训练蝗虫辨识某种特定的气味,即使在复杂条件下也能准确辨认。在未来,他们计划监控昆虫自由活动期间对环境中的不同香料响应,以了解其大脑神经活动模式。此过程将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山塔努·查克拉巴蒂(Shantanu Chakrabartty)将与拉曼合作开发这些所需组件,他专长于微型电子产品。另外,材料科学助理教授斯里卡南坦·辛甘内什(Srikanth Singamaneni)将创造一种由生物兼容丝制成电浆“纹身纸”,可以贴到昆虫翅膀上并帮助遥控引导昆虫朝向特定位置。此外,这种纹身贴纸还可以用来捕捉邻近挥发性有机化合物样本,以便进行后续分析。

最后,Raman指出:“虽然狗鼻子仍然是先进的人工检测工具,但训练和控制这些动物所需时间以及缺乏有效译码程序以解释来自生物系统化学发送信息,对广泛应用造成挑战。” 他们希望这项基于蝇子的化学检测方法能被开发并验证,并最终用于爆裂物探测等任务。