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活体甲壳虫搜救机器人,到底牛在哪?

发布时间:2018-01-10 15:14 编辑:小编 点击次数:

  研发人员有时会在机器人的设计中用到生物学(如许多长得像动物的仿生机器人),不过他们还有一种更直接的方式,那就是直接以生物为基础打造机器人。此前,大家就见识过在类似引导原则下打造的飞行昆虫(半机器半昆虫),但今天这款甲壳虫机器人则更加炫酷,它不但是世界上最小的机器昆虫,也是市面上可控性最强的产品。

活体甲壳虫搜救机器人,到底牛在哪?

  这样的机器人不但能保留昆虫坚硬的外骨骼、柔性关节、柔性致动器和运动能力,还能提升产品的操控性并降低功耗。研究人员会以活体昆虫为平台,在它身上加装微型电子设备对其进行控制。这样的解决方案让研发者直接跳过了复杂的机器人本体设计,同时昆虫的肌肉系统成了柔性致动器,而神经系统则成了控制系统的一部分。

  通过比较,研究人员最终选择了黑甲虫,它体型小(2-2.5 厘米)重量轻(0.5 克),可以存活三个月左右,在昆虫界黑甲虫已经算是长寿的了。随后,研究人员会给黑甲虫背上一个“背包”,这个电子元器件会通过天线连上甲虫的触须。当天线发出电子脉冲时,就会激活昆虫自己的躲避机制,逼迫昆虫赶紧转向。

  这样的做法(与那种直接控制昆虫神经或肌肉的做法恰恰相反)有自己的优势,即甲壳虫的灵魂并没有被人完全的夺走,它还能通过自己的大脑控制肢体,这样一来机器人的运动能力就变得更强了。由于“背包”里只有两颗纽扣电池,因此人类最多控制机器甲壳虫 8 小时,不过这也够它跑上整整一公里了。

  控制机器甲壳虫飞行和走路主要靠神经肌肉刺激。理想状态下,大家能完美的控制甲壳虫每条腿的动作幅度,但这样的目标实现起来计算和模拟的工作量都非常大。天线刺激更加简单,因为它不用分别刺激昆虫的每一条肌肉,因此能简化硬件和控制系统。

  在灾害现场,这种小家伙能到达任何地方,而蟑螂或巨型甲虫可能就会被卡住。此外,与其他不同体型的机器昆虫共同使用,就能扩大搜索覆盖率并提升救援精度和效率。

  一旦机器昆虫在废墟中发现生命迹象,它会向救援队发送紧急信号,随后切换到自动控制模式,在受伤者周围兜圈圈来确认并绘制周边环境的地图。救援行动结束后,所有的机器昆虫都会自动返回控制中心。未来机器昆虫也能像自动驾驶汽车一样完成任务。

 

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