雷鋒網(wǎng)按，近些年來，許多機器人都在忙著從動物身上取經(jīng)，學習它們的敏捷、高效和各種技能。從某些能力上來看，有些機器人已經(jīng)快追上動物了，不過我們依然在追逐完美的道路上不斷前行。

研發(fā)人員有時會在機器人的設計中用到生物學（如許多長得像動物的仿生機器人），不過他們還有一種更直接的方式，那就是直接以生物為基礎打造機器人。此前，我們就見識過在類似指導原則下打造的飛行昆蟲（半機器半昆蟲），但今天這款來自新加坡南洋理工大學（Nanyang Technological University，簡稱NTU）的機器甲殼蟲則更加炫酷，它不但是世界上最小的機器昆蟲，也是市面上可控性最強的產(chǎn)品。

在一篇論文中，該研究小組對他們的新作品進行了詳細的介紹，下面一段就是他們的核心觀點：

“將活體昆蟲當成平臺來開發(fā)活生生的混合型機器人是絕對可行的。這樣的機器人不但能保留昆蟲堅硬的外骨骼、柔性關節(jié)、柔性致動器和運動能力，還能提升產(chǎn)品的操控性并降低功耗。研究人員會以活體昆蟲為平臺，在它身上加裝微型電子設備對其進行控制。這樣的解決方案讓研發(fā)者直接跳過了復雜的機器人本體設計，同時昆蟲的肌肉系統(tǒng)成了柔性致動器，而神經(jīng)系統(tǒng)則成了控制系統(tǒng)的一部分?！?/strong>

通過比較，研究人員最終選擇了黑甲蟲，它體型?。?-2.5 厘米）重量輕（0.5 克），可以存活三個月左右，在昆蟲界黑甲蟲已經(jīng)算是長壽的了。隨后，研究人員會給黑甲蟲背上一個“背包”，這個電子元器件會通過天線連上甲蟲的觸須。當天線發(fā)出電子脈沖時，就會激活昆蟲自己的躲避機制，逼迫昆蟲趕緊轉(zhuǎn)向。

這樣的做法（與那種直接控制昆蟲神經(jīng)或肌肉的做法恰恰相反）有自己的優(yōu)勢，即甲殼蟲的靈魂并沒有被人完全的奪走，它還能通過自己的大腦控制肢體，這樣一來機器人的運動能力就變得更強了。由于“背包”里只有兩顆紐扣電池，因此人類最多控制機器甲殼蟲 8 小時，不過這也夠它跑上整整一公里了。

那么，想利用這些方式高效的控制甲殼蟲，關鍵是什么呢？答案是天線刺激不可采用二進制，因為這樣的控制命令過于粗糙，幾乎不可用。通過改變刺激的頻率，研究人員就能調(diào)節(jié)甲殼蟲的運動幅度。此外，提升頻率后甲殼蟲轉(zhuǎn)彎的可能性就會提高，成功率超過 85%。有趣的是，如果同時刺激兩根觸須，甲殼蟲就會倒退。

為了獲得更多相關細節(jié)，IEEE Spectrum 對論文的第一作者 Tat Thang Vo Doan 進行了采訪，雷鋒網(wǎng)進行了不改變原意的編譯，采訪全文如下：

IEEE：你們的活體甲殼蟲機器人與此前出現(xiàn)的機器蟑螂等產(chǎn)品有什么不同？

Tat Thang Vo Doan：電刺激其實早已廣泛應用在機器昆蟲中了，有許多公司都在搞天線刺激技術，不過它們暫時無法控制昆蟲的響應程度，而這對精準閉環(huán)控制系統(tǒng)的構建至關重要，畢竟沒有它，機器昆蟲就無法自主完成工作。

我們控制機器甲殼蟲飛行和走路主要靠神經(jīng)肌肉刺激。理想狀態(tài)下，我們能完美的控制甲殼蟲每條腿的動作幅度，但這樣的目標實現(xiàn)起來計算和模擬的工作量都非常大。天線刺激更加簡單，因為它不用分別刺激昆蟲的每一條肌肉，因此能簡化硬件和控制系統(tǒng)。在不久的將來，希望我們能達到理想狀態(tài)。

IEEE：它能與 Draper 的蜻蜓計劃一較高下嗎？

Tat Thang Vo Doan：基于光基因技術的機器蜻蜓采用神經(jīng)刺激方法，確實是展示過最小的機器昆蟲。雖然光基因技術相當火熱，但它需要轉(zhuǎn)基因處理，因此我們無法確定這種技術能否實現(xiàn)對昆蟲動作的精確控制。不過，我們希望 Draper 的機器蜻蜓能一飛沖天，未來與其他機器昆蟲一起擔負起搜救任務。

在我們看來，世界上沒有完美的機器昆蟲，它們都有各自的優(yōu)劣之處。未來，最好它們能通力合作，取長補短，在搜救行動中更高效的完成任務。

IEEE：為什么要選擇黑甲蟲？

Tat Thang Vo Doan：首先還是因為它的體型，在災害現(xiàn)場，這種小家伙能到達任何地方，而蟑螂或巨型甲蟲可能就會被卡住。此外，與其他不同體型的機器昆蟲共同使用，就能擴大搜索覆蓋率并提升救援精度和效率。

IEEE：這樣的小家伙怎么攜帶傳感器？遠距離還能控制嗎？

Tat Thang Vo Doan：我們可以將內(nèi)置傳感器整合進它的“背包”中，要知道昆蟲可以背動它自身兩倍重量的物體。此外，我們正在開發(fā)方便人類探測和導航的新型背包，在災區(qū)穿行的機器甲殼蟲能利用背包幫救援人員盡快發(fā)現(xiàn)生命，同時背包還能讓它們自主完成搜救任務。

如果災情嚴重，我們可以釋放上百個飛行或爬行的機器昆蟲（大規(guī)模量產(chǎn)后機器昆蟲價格會大幅下降）。機器昆蟲可以自由的在坍塌的建筑中穿行，并回傳它們所處位置的地圖與環(huán)境狀況，這樣一來救援隊就能更精準的制定救援計劃，畢竟救災時時間就是金錢。

一旦機器昆蟲在廢墟中發(fā)現(xiàn)生命跡象，它會向救援隊發(fā)送緊急信號，隨后切換到自動控制模式，在受傷者周圍兜圈圈來確認并繪制周邊環(huán)境的地圖。救援行動結束后，所有的機器昆蟲都會自動返回控制中心。雖然聽起來像科幻小說，但我們確實在努力將它變成現(xiàn)實。

IEEE：這樣的機器昆蟲什么時候才能實地應用呢？

Tat Thang Vo Doan：從現(xiàn)在的進度來看，我認為五年內(nèi)它們就能派上用場了。當然，這里說的并非執(zhí)行搜救任務，這難度還算是有點大。

IEEE：你們下一步要做什么？

Tat Thang Vo Doan：我們現(xiàn)在正在打造一套反饋控制系統(tǒng)，它是精確控制昆蟲動作的可靠性保證。此外，我們還在為“背包”整合導航系統(tǒng)與環(huán)境傳感器，未來機器昆蟲也能像自動駕駛汽車一樣完成任務。

在現(xiàn)實應用中，我們得保證機器昆蟲的能源供給，如果只靠電池，挑戰(zhàn)可是相當巨大。因此，我們正在開發(fā)生物燃料電池，它能將昆蟲體內(nèi)的生物燃料轉(zhuǎn)化成電能來驅(qū)動“背包”。

 

Via. IEEE.Spectrum

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