机器人如何通过嗅觉传感器实现不可思议的功能传感器应用举例及原理解析

导语：美国科学家借鉴蝗虫的神奇嗅觉，研发新型机器人感测系统

在ONR的支持下，生物医学工程副教授Baranidharan Raman一直致力于研究蝗虫如何以简洁方式处理感官信息。他的团队发现，气味激活脑部动态神经活动，让蝗虫能够辨识特定气味，即使在混杂气味的情况下。这种能力启发了美国圣刘易斯华盛顿大学的工程师们开发出一种新的仿生机器人感测系统，用于安全应用。

该项目获得了75万美元的赞助，并利用高度灵敏的嗅觉系统作为基础，以创造一个生物混合鼻。这项技术比其他同类工程复杂，因为它融合了生物学解决方案，可以用来解决非侵入式或化学感测问题，同时遵循相同设计和运算原则。

Raman解释说：“了解基本的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。”通过多年研究，他们发现蝗虫可以被训练辨识特定气味，即使在复杂环境中也能准确识别。他们还计划监控昆虫大脑中的神经活动，在其自由活动时探索和解码环境中的不同气味。

为了实现这一目标，他们需要低功耗电子元件来收集、记录和传输数据。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将与Raman合作开发这些组件。此外，该团队还计划使用遥控技术，将蝗虫转化为仿生机器人系统，以便指导它们朝向特定的位置并收集样本。

“狗对许多工程应用仍然是先进的人工智能，但训练和控制这些动物所需时间与困难，以及缺乏强有力的译码程序以提取来自生物系统的化学信息，对于更广泛应用带来了重大挑战，”Raman指出。“我们希望这项研究能够发展并验证基于蝗虫化学感知路径，为爆裂物检测等任务提供帮助。”

此外，该团队还包括材料科学助理教授Srikanth Singamaneni，他将开发一种可贴在蝇翅膀上的电浆“纹身纸”，既可以产生微热引导昆虫，也可以收集邻近挥发性有机化合物样本供后续分析。此项研究旨在克服现有的挑战，使得更加高效、精确且鲁棒的情报收集成为可能，从而推动国土安全领域及其他相关领域前进。