机器人如何通过不同类型的嗅觉传感器实现不可思议的功能探索传感器分类及应用之谜
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。通过ONR的资助，生物医学工程副教授Baranidharan Raman和他的团队致力于研究蝗虫如何以简单方式接收和处理感官信息，他们发现气味激活了蝗虫大脑中的动态神经活动，使其能够在混乱的气味背景下辨认特殊香调。
美国圣刘易斯华盛顿大学的工程师们受到了蝗虫灵敏嗅觉的启发，并创造出了一个新的仿生机器人感测系统，以用于寻找危险物质等安全任务。这项工作得到了75万美元资金支持，由美国海军研究室提供，这笔资金被用来开发一种高度敏感的嗅觉系统作为基础，同时融合生物学解决方案来应对非侵入式或化学检测问题。
生物学解决方案与其他同类型工程项目相比更为复杂，包括负责化学感觉的大脑区域。虽然这种感觉是原始本能，但它仍然存在于许多脊椎动物和无脊椎动物中。Raman教授解释说：“理解基本嗅觉处理原理对于由生物学启发的工程解决方案至关重要。”
多年来，在ONR资金支持下，Raman一直在研究蝗虫大脑如何以简洁方式接收和处理感觉信号。他及其团队发现，当气味激活时，大脑中的动态神经活动使得蝗虫能够正确地识别特定的香调，即使是在其他香道共同存在的情况下。此外，他们还训练了蝇子辨识某种气味并且即使在复杂情况下也能顺利辨认出来，比如当其他气味重叠或者环境条件发生变化时。
“为什么不直接使用生物解决方案?” Raman提问，“即便是最先进的小型化化学传感器也有许多传感器。而昆虫天线上的化学传感器数量则是成千上万。”
此外，研究者计划监控昆虫自由活动、探索他们周围环境中的各种气息，以及解码这些信息。在这项工作中，将需要低功率电子元件收集、记录并发送数据。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将与Raman合作开发所需组件。
此外，团队还打算利用遥控技术将这个仿生机器人系统用于样本收集。材料科学助理教授Srikanth Singamaneni正在开发一种可贴在翅膀上的电浆“纹身纸”，它可以产生微热引导飞行，并帮助遥控地引导飞行朝向特定位置。此外，这种纹身纸还有能力捕获邻近挥发性有机化合物样本，让研究人员可以使用传统方法进行分析。
“犬类嗅觉系统仍然是许多工程应用中的先进选择，如国土安全、医疗诊断等，” Raman说，“然而，对于更广泛应用来说，与这些动物一起训练和管理带来了挑战。”
