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机器人蟑螂有一天可以挽救你的生命美声男伶

2022年11月02日

机器人蟑螂有一天可以挽救你的生命

在康涅狄格大学的阿比舍克·杜塔实验室的地板上，一只蟑螂不超过大回形针。

一些科学家可能会震惊地看到如此臭名昭著的访客占据了??他们的研究空间。

但不是杜塔当蟑螂穿过凉爽的瓷砖地板时，他专心地看着蟑螂向左移动，然后向右移动，然后再次向左移动。他的兴趣是有充分根据的，因为他是通过15英尺外的小型手持设备启动微小生物运动的人。

在这个实验室里，马达加斯加发出嘶嘶声的蟑螂不仅是Blattodea秩序的任何老成员。它是一种机器人蟑螂的混合体，一种硬连线的生物昆虫-半机械人如果愿意的话，可以，而其未来的高科技兄弟可能有一天可以挽救您的生命。

电子学和计算机工程学助理教授杜塔说：“将昆虫用作小型机器人的平台，具有无数有用的应用，从搜索，救援到国防，”他专攻控制系统优化和网络物理系统。

但是，蟑螂机器人并不新鲜。在过去十年的大部分时间里，研究人员一直在探索昆虫的生物机器人平台。

但是以如此小的规模构建机器人系统并不容易，而且这项技术似乎只能工作一半时间。

在即将发表于2018年费城认知计算神经科学会议论文集的一篇论文中，杜塔和在其实验室工作的大三学生埃文·福克纳报告了他们创建的微电路，他们说这种微电路可以实现对微电路的更可靠和精确的控制。机器人昆虫运动。

为了改善对昆虫的控制，Dutta的微电路集成了9轴惯性测量单元，可以检测蟑螂的六个自由运动，线性和旋转加速度以及罗盘方向。

Dutta和Faulkner添加的另一个功能是生物周围的环境温度，因为测试表明蟑螂在其中移动的环境温度会影响昆虫的移动方式和位置。据记录，蟑螂在温暖时更有可能散步。

Dutta和Faulkner创建的微电路是小型电子“背包”的一部分，可以绑在蟑螂的背上。设备的电线连接到昆虫的触角。

微型蓝牙发射器和接收器使附近的操作员可以通过普通手机控制蟑螂的运动。向神经组织发送微小的电脉冲昆虫的右或左触角叶使昆虫认为它遇到了障碍。

左侧天线上的小电荷会使昆虫向右移动。同样，向右天线发送的电荷会使昆虫向左移动。重新定义了动力转向。

尽管其他实验室已经开发了类似的控制系统，但UConn的微电路的独特之处在于，它为操作员提供了对昆虫运动的更大程度的控制，对昆虫对人工刺激的神经肌肉反应的实时反馈以及用于刺激昆虫的多通道途径。神经组织结果是一个更加明智和精确的控制系统。

UConn系统的微控制器和内置电位计使操作员可以改变输出电压，频率和发送给昆虫的刺激的周期。

蟑螂最强劲的响应是1.2V振幅，55 Hz频率和50％的占空比。

研究人员注意到，一个有趣的花絮是，在最初的刺激之后，蟑螂响应人工刺激而向左或向右运动的强度降低了。

因此，如果蟑螂在第一个电子脉冲撞击到其右天线波瓣后就变得坚硬，则其转弯在随后每个波瓣到达该波瓣时都不会那么剧烈。研究人员不确定为什么会发生这种情况，但是要知道什么时候进行指导是很方便的信息。

Dutta说，最重要的是，该系统允许用户利用通过蓝牙系统发送的实时反馈来设置特定参数，以刺激昆虫的触角，并使他们将昆虫引向所需的方向。

杜塔说：“我们的微电路提供了一种复杂的系统，用于获取昆虫的航向和加速度的实时数据，这使我们能够推断其轨迹。”

“我们相信，这种先进的基于模型的闭环系统能够为精确操纵提供更好的控制，并克服了当今困扰微型机器人的一些技术限制。”

尽管新的微电路无疑是机器人昆虫技术的一大进步，但杜塔承认需要进行更多的研究。

您可能会说，昆虫驱动的生物机器人仍处于幼体阶段。微硬件设计和微控制系统的不断进步可能会导致新一代设备运行得更好。