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日研发能跟踪气味信息的小型机器人

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-02-19  浏览次数:1033
核心提示:日本东京大学科学家正在研究一种能跟踪气味信息的机器人。目前,他们用雄性蚕蛾带动一个小型的两轮机器车来追踪空气中雌蚕蛾释放的性信息素,以研究蚕蛾的神经与运动机制。下一步,他们将模仿雄性蚕蛾跟踪雌性气味的能力,给机器人装上高灵敏传感器,用来监控环境中泄露的污染物,追寻味源等。
    据物理学家组织网2月5日报道,日本东京大学科学家正在研究一种能跟踪气味信息的机器人。目前,他们用雄性蚕蛾带动一个小型的两轮机器车来追踪空气中雌蚕蛾释放的性信息素,以研究蚕蛾的神经与运动机制。下一步,他们将模仿雄性蚕蛾跟踪雌性气味的能力,给机器人装上高灵敏传感器,用来监控环境中泄露的污染物,追寻味源等。

    研究人员介绍,选择雄蚕蛾来做机器车驾驶员,因为它们会跳一种“交配之舞”。当它们受到雌蚕蛾释放的性信息素的刺激时,就会展现一种完全不同的走路方式:走直线的折尺形路线,伴随几个转身和超过360度的旋转。论文领导作者、东京大学的安藤德康(音译)说:“雄蚕蛾跟踪气味的行为简单而有效,这让我们能全面分析从单个神经元到整体追踪行为的神经机制,然后模仿这种机制造出一种‘人工脑’,装在移动机器人上,就相当于我们现在研究的这个‘昆虫控制’机器车。”

    机器车前端有一个能自由运动的聚苯乙烯小球,可以整体控制小车,就像计算机鼠标里的小球。研究人员将蚕蛾附着在这个小球上。车前面还有两个40毫米的风扇,可将空气中所含的性信息素吹到蚕蛾面前,就好像蚕蛾的翅膀不断拍打能让空气流过它超灵敏的气味“天线”。

    在实验中,研究人员用了一个1800毫米长的风道,把信息素和机器车分别放在风道两端。他们测试了14只蚕蛾,所有蚕蛾都能成功地引导机器人到达味源。他们还进行了一项转弯实验,改变机器车两个马达中一个的功率,这样它在运动时就会转向一边,蚕蛾就必须不断调整方向,改变自身位置才能到达目的地。

    “引发昆虫调整行为的最好方法就是把它们放到一个特殊位置。转弯是模仿人们骑在一辆不平衡的自行车上的情况。我们要经过练习才能平稳地骑这种自行车,但是蚕蛾只靠简单迅捷的感觉—运动反馈就克服了不利位置。”安藤说。

    研究蚕蛾运动和机器发动之间的时间延迟效果非常重要,因为将来机器人在跟踪气味时,装在它上面的化学传感器需要一个短暂的反应和处理时间。安藤解释说:“大部分化学传感器如半导体传感器,有一个缓慢的恢复时间,不能即时探测气味的动态变化。在把这一昆虫传感—运动系统应用到人造系统时,这些结果是选择传感器和模型的重要指标。”

 
 
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