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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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  研發人員有時會在機(ji)器(qi)人的(de)設計(ji)中用到(dao)生物學(如(ru)許多長得像動物的(de)仿生機(ji)器(qi)人),不過他們(men)還有一種更直(zhi)(zhi)接的(de)方式,那就(jiu)是(shi)直(zhi)(zhi)接以生物為基礎(chu)打(da)造(zao)機(ji)器(qi)人。此(ci)前,我們(men)就(jiu)見識過在類似指導原則下打(da)造(zao)的(de)飛行(xing)昆蟲(chong)(半機(ji)器(qi)半昆蟲(chong)),但(dan)今天(tian)這(zhe)款甲(jia)殼(ke)蟲(chong)機(ji)器(qi)人則更加(jia)炫(xuan)酷,它不但(dan)是(shi)世界上最小的(de)機(ji)器(qi)昆蟲(chong),也是(shi)市面上可控性最強(qiang)的(de)產品。

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  這(zhe)樣的機(ji)器人(ren)不(bu)但能(neng)保留(liu)昆(kun)蟲堅硬(ying)的外骨骼(ge)、柔(rou)性(xing)關節、柔(rou)性(xing)致動器和(he)運動能(neng)力,還(huan)能(neng)提升(sheng)產品的操控(kong)性(xing)并降低功耗。研(yan)究(jiu)人(ren)員會以活體昆(kun)蟲為平臺,在它身上加裝微型電子設備對(dui)其進行控(kong)制。這(zhe)樣的解決方案讓研(yan)發(fa)者直接跳過了復(fu)雜的機(ji)器人(ren)本(ben)體設計,同時昆(kun)蟲的肌(ji)肉(rou)系統(tong)成了柔(rou)性(xing)致動器,而神(shen)經系統(tong)則成了控(kong)制系統(tong)的一部分。

  通(tong)過(guo)(guo)比較,研究(jiu)人員(yuan)最終選擇(ze)了(le)黑甲蟲(chong),它體型小(2-2.5 厘米(mi))重量(liang)輕(0.5 克(ke)),可(ke)以(yi)存活三個(ge)月左右,在昆蟲(chong)界黑甲蟲(chong)已(yi)經算是(shi)長壽的了(le)。隨后(hou),研究(jiu)人員(yuan)會給黑甲蟲(chong)背(bei)上一(yi)個(ge)“背(bei)包”,這(zhe)個(ge)電(dian)子(zi)元(yuan)器件會通(tong)過(guo)(guo)天線(xian)(xian)連上甲蟲(chong)的觸須。當天線(xian)(xian)發出(chu)電(dian)子(zi)脈沖時,就(jiu)會激(ji)活昆蟲(chong)自己的躲避機制,逼迫(po)昆蟲(chong)趕緊轉向。

  這樣(yang)的做法(fa)(fa)(與(yu)那(nei)種直接控(kong)制昆蟲(chong)神(shen)經(jing)或肌肉的做法(fa)(fa)恰(qia)恰(qia)相反)有自己的優勢,即甲殼蟲(chong)的靈魂并(bing)沒有被人(ren)完(wan)全的奪走,它(ta)還(huan)能通(tong)過(guo)自己的大腦控(kong)制肢體(ti),這樣(yang)一(yi)來機器人(ren)的運動能力就變(bian)得更強了。由于“背包”里只有兩(liang)顆紐扣(kou)電(dian)池(chi),因此人(ren)類最多(duo)控(kong)制機器甲殼蟲(chong) 8 小時,不(bu)過(guo)這也夠它(ta)跑上(shang)整整一(yi)公里了。

  控制(zhi)機器甲殼(ke)蟲(chong)(chong)飛行(xing)和走路主要靠神經肌肉刺(ci)激(ji)。理想狀態下,我們能(neng)(neng)完美的控制(zhi)甲殼(ke)蟲(chong)(chong)每(mei)條腿的動(dong)作幅度,但(dan)這(zhe)樣的目(mu)標(biao)實現起來(lai)計算和模(mo)擬(ni)的工作量都非常(chang)大。天線刺(ci)激(ji)更加簡單,因(yin)為(wei)它不用(yong)分別刺(ci)激(ji)昆蟲(chong)(chong)的每(mei)一條肌肉,因(yin)此能(neng)(neng)簡化硬件和控制(zhi)系統(tong)。

  在災害現場,這(zhe)種小家伙能(neng)到達任何地方,而蟑螂或巨型甲(jia)蟲可能(neng)就會被卡住(zhu)。此外,與(yu)其他不同(tong)體型的機器昆(kun)蟲共同(tong)使用,就能(neng)擴大(da)搜索覆(fu)蓋(gai)率并提升救援(yuan)精度和效(xiao)率。

  一(yi)(yi)旦機器昆(kun)蟲(chong)在(zai)廢墟中(zhong)發(fa)(fa)現(xian)生命跡象,它會向救援(yuan)隊發(fa)(fa)送緊急信號,隨后切換到自(zi)動(dong)控制(zhi)模(mo)式(shi),在(zai)受傷者周(zhou)(zhou)圍兜圈圈來確(que)認并繪制(zhi)周(zhou)(zhou)邊環境的地圖。救援(yuan)行動(dong)結束后,所有的機器昆(kun)蟲(chong)都會自(zi)動(dong)返(fan)回控制(zhi)中(zhong)心。未來機器昆(kun)蟲(chong)也能(neng)像自(zi)動(dong)駕駛汽車(che)一(yi)(yi)樣完成任(ren)務。

 

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