机器人将通过哪些类型的嗅觉传感器获得不可思议的功能
导语:美国科学家借助蝗虫的神奇嗅觉,开发出新一代仿生机器人感测系统,该系统能够在复杂环境中准确识别特定气味,从而应用于安全领域。这种仿生技术得到了美国海军研究室的大力支持。
圣刘易斯华盛顿大学的工程师团队通过研究蝗虫如何以极为简单的方式接收和处理感官信息,发现了气味激发脑部动态神经活动的机制。这使得蝗虫能够正确辨认特殊气味,即使是在其他气味共同存在的情况下。
该校生物医学工程副教授巴拉尼德哈兰·拉曼领导的一个团队,利用75万美元的ONR资金赞助,开发了一种生物混合鼻,这是一种高度灵敏的嗅觉系统。拉曼表示,这项生物感测系统比传统化学感测系统更为复杂,但其基本原理可以用于解决非侵入式或化学探测的问题。
多年来,拉曼及其团队一直致力于研究蝗虫大脑如何以简洁方式处理感觉信号。他们发现,当某个气味激活时,它会引起脑内动态神经活动,使蝗虫能够准确地识别特殊气味,即使在其他气味共存时也能做到这一点。此外,他们还发现蝗虫可以被训练辨认特定气味,并且即便在复杂条件下也能准确识别。
为了监控昆虫自由活动、探索并解码它们所处环境中的各种气息,大型电子元件是必需的。而计算机科学与工程系教授山塔努·查克拉巴蒂将帮助开发这些微型电子产品。他指出:“为什么要使用昂贵且笨重的人造设备?我们可以从自然界中学习。”
此外,该项目还计划使用遥控方法,将蝗虫作为一个模拟样本的仿生机器人系统进行测试。材料科学助理教授斯里坎姆·辛格玛尼将发展一种由生物兼容丝制成、具有电浆“纹身纸”的纳米结构,可以贴在翅膀上,以产生微热并引导飞行方向。此外,这种纹身纸还可用于收集邻近挥发性有机化合物样本,以便进行后续分析。
总之,本项目旨在克服现有动物嗅觉检测手段的一些局限性,比如需要长时间训练和调节,以及缺乏有效译码程序。本次研究期望验证基于蝇类化学传感路径,并进一步应用于爆炸物检测等安全领域。