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日研發能跟蹤氣味信息的小型機器人

知識百科機器人

【日研發能跟蹤氣味信息的小型機器人】日本東京大學科學家正在研究一種能跟蹤氣味信息的機器人 。目前，他們用雄性蠶蛾帶動一個小型的兩輪機器車來追蹤空氣中雌蠶蛾釋放的性信息素 ， 以研究蠶蛾的神經與運動機制 。下一步，他們將模仿雄性蠶蛾跟蹤雌性氣味的能力，給機器人裝上高靈敏傳感器，用來監控環境中泄露的污染物，追尋味源等 。
研究人員介紹，選擇雄蠶蛾來做機器車駕駛員，因為它們會跳一種“交配之舞” 。當它們受到雌蠶蛾釋放的性信息素的刺激時，就會展現一種完全不同的走路方式：走直線的折尺形路線，伴隨幾個轉身和超過360度的旋轉 。論文領導作者、東京大學的安藤德康（音譯）說：“雄蠶蛾跟蹤氣味的行為簡單而有效，這讓我們能全面分析從單個神經元到整體追蹤行為的神經機制，然后模仿這種機制造出一種‘人工腦’，裝在移動機器人上 ， 就相當于我們現在研究的這個‘昆蟲控制’機器車 。”
機器車前端有一個能自由運動的聚苯乙烯小球，可以整體控制小車，就像計算機鼠標里的小球 。研究人員將蠶蛾附著在這個小球上 。車前面還有兩個40毫米的風扇，可將空氣中所含的性信息素吹到蠶蛾面前，就好像蠶蛾的翅膀不斷拍打能讓空氣流過它超靈敏的氣味“天線” 。
在實驗中，研究人員用了一個1800毫米長的風道，把信息素和機器車分別放在風道兩端 。他們測試了14只蠶蛾，所有蠶蛾都能成功地引導機器人到達味源 。他們還進行了一項轉彎實驗，改變機器車兩個馬達中一個的功率，這樣它在運動時就會轉向一邊 ， 蠶蛾就必須不斷調整方向，改變自身位置才能到達目的地 。
“引發昆蟲調整行為的最好方法就是把它們放到一個特殊位置 。轉彎是模仿人們騎在一輛不平衡的自行車上的情況 。我們要經過練習才能平穩地騎這種自行車，但是蠶蛾只靠簡單迅捷的感覺—運動反饋就克服了不利位置 。”安藤說 。
研究蠶蛾運動和機器發動之間的時間延遲效果非常重要，因為將來機器人在跟蹤氣味時，裝在它上面的化學傳感器需要一個短暫的反應和處理時間 。安藤解釋說：“大部分化學傳感器如半導體傳感器，有一個緩慢的恢復時間，不能即時探測氣味的動態變化 。在把這一昆蟲傳感—運動系統應用到人造系統時，這些結果是選擇傳感器和模型的重要指標 。”