虫虫总动员:灾难救生中这些“昆虫”让你意想不到

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llcl

2020-12-19 04:26:49

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在加州大学伯克利分校的实验室里,工程师们正在打造一只蟑螂机器人,主要用于灾难现场的搜救。

这只比手掌还小、不足一盎司重的机器人,动作非常快速、灵活,并配置了麦克风和恒温器,以检测声音和热量。

开发了VelociRoach机器人的加州大学伯克利分校Millisystems仿生实验室主任Ronald Fearing说,“试想一下,有个仓库倒塌了,如果还有一个入口,你可以派遣数百个这样的机器人去参与搜救,他们可以通过狭窄的入口,进入倒塌的仓库里面,如果发现有幸存者,可以及时地通知人类进行救援。”

机器人缺陷研究也在哈佛大学Wyss研究所和欧洲的Festo研发部门同期进行。

随着移动通信技术的发展,稍微大一点的昆虫机器人都有跟智能手机类似的功能:相机,陀螺仪和各种传感器,使他们能够搜索和映射一定的区域。随着技术的进步,昆虫机器人将变得更小、更智能,通过算法让他们之间互相通信以达到群体协作的功能。

工程师们在常见的害虫身上找到了灵感。

专门在加州旧金山湾区的一家技术研究和开发公司Physical Sciences Inc.从事颠覆性技术研究的Tom Vaneck说,“想想家里常见的苍蝇,你会发现,当它们撞到窗户上时,会及时反弹回来,并另寻出路。”

Vaneck实验室已经开发出了可以飞越森林、倒塌建筑和矿山等杂乱环境的机器人。

在Wyss研究所,Robert Wood正在开发蜜蜂大小的机器人,它们可以用于搜救行动、危险环境探测,甚至给花授粉。

在加州大学伯克利分析研究生物力学与生理学的生物学家Robert Full说,机器人昆虫可以变为搜寻幸存者的有力工具。

他补充说,“就像在尼泊尔地震中,这种相对便宜的机器人可以迅速进入到废墟中,告诉我们那里有被困者,也能给我们提示,哪些地方的结构是安全的,搬开上面的东西就能接近幸存者。”

从昆虫身上寻找灵感做机器人的想法并不新鲜。早期的昆虫机器人,包括1983的Sutherland六腿液压机器人Walker,像一个卡通割草机,大到可以让一个成人骑上去。很多机器人都做的很像昆虫。近年来,工程师在机器人特性设计上取得了显著突破。

以VelociRoach为例,工程师在它的腿上加了一些小刺,就像蟑螂腿上的刺,让他们在不同的环境中更好地发力。通过研究蟑螂的运动,工程师们发现,当它们穿过类似草地的复杂环境时,它的身体可以自动侧向一边侧身通过。而典型的四方机器人则会陷在草地里出不来。当把它装在一个椭圆形的蟑螂壳里,机器人就能成功地穿越草地。

DashRobotics首席执行长Nick Kohut说,“大自然最伟大的地方是,我们正试图用机器人解决的一系列困难的问题,例如,如何绕过或走过复杂地形,大自然早已解决了。这是一种备忘单,大自然用这种方式完成这个任务,我们可以用另外一种方式。”

虽然,备忘单并不是没有挑战。毕竟,昆虫很享受进化的益处,当它进化时,Vaneck描述自然好像有“无限的预算”。工程师没有类似的好处。尽管他们想把看到的昆虫的某种行为在自己的机器人上实现,但实际上要让机器人实现这些行为非常困难。

Vaneck表示,“目前希望实现的是群体行为。让一大群机器人进入某个区域,映射它,搜寻东西,确定天然气泄漏和寻找幸存者。这就非常像蜜蜂和黄蜂的群体行为。”

在加州大学伯克利分校,Fearing认为,该实验室的机器人若要做到不用人干预就能一起工作,还需要几年时间,世界各地的工程师仍在不断努力改进材料约束,例如机器人的电池寿命、重量和鲁棒性。

Vaneck认为,工程师、科学家和生物学家能解决这些挑战,只是时间问题。与此同时,他们很高兴继续寻找大自然的答案。

他说,“这就像站在巨人的肩膀上。”



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