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活體甲殼蟲搜救機器人,到底牛在哪?
2018-01-10
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  研發(fā)人員有時會在機器人的設(shè)計中用到生物學(xué)(如許多長得像動物的仿生機器人),不過他們還有一種更直接的方式,那就是直接以生物為基礎(chǔ)打造機器人。此前,我們就見識過在類似指導(dǎo)原則下打造的飛行昆蟲(半機器半昆蟲),但今天這款甲殼蟲機器人則更加炫酷,它不但是世界上最小的機器昆蟲,也是市面上可控性最強的產(chǎn)品。

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  這樣的機器人不但能保留昆蟲堅硬的外骨骼、柔性關(guān)節(jié)、柔性致動器和運動能力,還能提升產(chǎn)品的操控性并降低功耗。研究人員會以活體昆蟲為平臺,在它身上加裝微型電子設(shè)備對其進(jìn)行控制。這樣的解決方案讓研發(fā)者直接跳過了復(fù)雜的機器人本體設(shè)計,同時昆蟲的肌肉系統(tǒng)成了柔性致動器,而神經(jīng)系統(tǒng)則成了控制系統(tǒng)的一部分。

  通過比較,研究人員最終選擇了黑甲蟲,它體型小(2-2.5 厘米)重量輕(0.5 克),可以存活三個月左右,在昆蟲界黑甲蟲已經(jīng)算是長壽的了。隨后,研究人員會給黑甲蟲背上一個“背包”,這個電子元器件會通過天線連上甲蟲的觸須。當(dāng)天線發(fā)出電子脈沖時,就會激活昆蟲自己的躲避機制,逼迫昆蟲趕緊轉(zhuǎn)向。

  這樣的做法(與那種直接控制昆蟲神經(jīng)或肌肉的做法恰恰相反)有自己的優(yōu)勢,即甲殼蟲的靈魂并沒有被人完全的奪走,它還能通過自己的大腦控制肢體,這樣一來機器人的運動能力就變得更強了。由于“背包”里只有兩顆紐扣電池,因此人類最多控制機器甲殼蟲 8 小時,不過這也夠它跑上整整一公里了。

  控制機器甲殼蟲飛行和走路主要靠神經(jīng)肌肉刺激。理想狀態(tài)下,我們能完美的控制甲殼蟲每條腿的動作幅度,但這樣的目標(biāo)實現(xiàn)起來計算和模擬的工作量都非常大。天線刺激更加簡單,因為它不用分別刺激昆蟲的每一條肌肉,因此能簡化硬件和控制系統(tǒng)。

  在災(zāi)害現(xiàn)場,這種小家伙能到達(dá)任何地方,而蟑螂或巨型甲蟲可能就會被卡住。此外,與其他不同體型的機器昆蟲共同使用,就能擴大搜索覆蓋率并提升救援精度和效率。

  一旦機器昆蟲在廢墟中發(fā)現(xiàn)生命跡象,它會向救援隊發(fā)送緊急信號,隨后切換到自動控制模式,在受傷者周圍兜圈圈來確認(rèn)并繪制周邊環(huán)境的地圖。救援行動結(jié)束后,所有的機器昆蟲都會自動返回控制中心。未來機器昆蟲也能像自動駕駛汽車一樣完成任務(wù)。

 

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