对于大多数人来说,想象电子控制的昆虫大军可能是噩梦般的燃料。但科学家认为它们可以帮助救援人员搜寻具有挑战性和危险的地形。自动化机器人蟑螂工厂可以帮助将这个想法变为现实。
生物与机器的结合是科幻小说的主要内容,但它也是学术界的一个严肃的研究方向。一些研究小组已将电子设备植入 飞蛾、甲虫和蟑螂体内,从而可以简单地控制这些昆虫。
然而,建造这些机器人是很棘手的,因为通过手术将电极植入它们脆弱的身体需要相当的灵活性和耐心。这意味着为大多数实际应用程序创建足够的内容太耗时了。
为了克服这一障碍,新加坡南洋理工大学的研究人员使这一过程自动化,使用具有计算机视觉的机械臂在马达加斯加嘶嘶蟑螂上安装电极和装满电子设备的小背包。这种方法将连接设备所需的时间从大约半小时缩短到一分多钟。
研究人员在arXiv上的一篇未经同行评审的论文中写道:“未来,可以建造昆虫-计算机混合机器人工厂,以满足混合机器人快速制备和应用的需求。”
“可以在背包中添加不同的传感器,根据需要开发检查和搜索任务的应用程序。”
机器人昆虫可能是传统机器人的有前途的替代品,因为它们体积小,能够在少量食物下运行数小时,并且能够适应新环境。研究人员建议,除了帮助搜救行动外,这些机器人虫群还可以用来检查工厂。
研究人员已经证明,植入蟑螂腹部的电极发出的信号可以用来控制蟑螂的行进方向,让它们减速甚至停止。但安装这些电极和一个带有控制电子设备的小背包需要训练有素的研究人员进行艰苦的工作。
这种方法很难扩大到实际有用的群体所需的数百甚至数千只昆虫。因此,该团队开发了一种自动化系统,可以将电子设备安装在蟑螂身上,而无需人工参与。
首先,研究人员将蟑螂暴露在二氧化碳中 10 分钟,将其麻醉。然后,他们将这些虫子放在一个平台上,一对由电机驱动的杆压在它们坚硬的外骨骼的两段上,露出头部后面的软膜。
然后,计算机视觉系统识别出电极的植入位置,并使用该信息来引导携带电子背包的机械臂。电极到位后,手臂将背包向下压,直到其安装机构钩入昆虫身体的另一部分。然后手臂释放了背包,杆缩回以释放机器人虫子。
研究人员发现,整个组装过程仅需 68 秒,并且最终产生的蟑螂与手工制作的蟑螂一样可控。一个由四个 Bug 组成的团队能够在大约 10 分钟内覆盖充满障碍的 20 平方英尺室外测试环境的 80%。
德国比勒菲尔德大学的法比安·斯坦贝克(Fabian Steinbeck) 告诉《新科学家》杂志,使用这些机器人错误进行搜索和救援可能会很棘手,因为它们目前必须进行远程控制。在倒塌的建筑物和类似的具有挑战性的地形中获取信号会很困难,而且我们还没有让它们自动导航的技术。
不过,人工智能和通信技术的快速进步可能很快就会改变这一现状。因此,想象在不久的将来成群的机器人虫子来拯救你可能并不太牵强。
图片来源: Erik Karits ,来自Pixabay