研發(fā)人員有時(shí)會(huì )在機器人的設計中用到生物學(xué)(如許多長(cháng)得像動(dòng)物的仿生機器人),不過(guò)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(jiàn)識過(guò)在類(lèi)似指導原則下打造的飛行昆蟲(chóng)(半機器半昆蟲(chóng)),但今天這款甲殼蟲(chóng)機器人則更加炫酷,它不但是世界上最小的機器昆蟲(chóng),也是市面上可控性最強的產(chǎn)品。
這樣的機器人不但能保留昆蟲(chóng)堅硬的外骨骼、柔性關(guān)節、柔性致動(dòng)器和運動(dòng)能力,還能提升產(chǎn)品的操控性并降低功耗。研究人員會(huì )以活體昆蟲(chóng)為平臺,在它身上加裝微型電子設備對其進(jìn)行控制。這樣的解決方案讓研發(fā)者直接跳過(guò)了復雜的機器人本體設計,同時(shí)昆蟲(chóng)的肌肉系統成了柔性致動(dòng)器,而神經(jīng)系統則成了控制系統的一部分。
通過(guò)比較,研究人員最終選擇了黑甲蟲(chóng),它體型?。?-2.5 厘米)重量輕(0.5 克),可以存活三個(gè)月左右,在昆蟲(chóng)界黑甲蟲(chóng)已經(jīng)算是長(cháng)壽的了。隨后,研究人員會(huì )給黑甲蟲(chóng)背上一個(gè)“背包”,這個(gè)電子元器件會(huì )通過(guò)天線(xiàn)連上甲蟲(chóng)的觸須。當天線(xiàn)發(fā)出電子脈沖時(shí),就會(huì )激活昆蟲(chóng)自己的躲避機制,逼迫昆蟲(chóng)趕緊轉向。
這樣的做法(與那種直接控制昆蟲(chóng)神經(jīng)或肌肉的做法恰恰相反)有自己的優(yōu)勢,即甲殼蟲(chóng)的靈魂并沒(méi)有被人完全的奪走,它還能通過(guò)自己的大腦控制肢體,這樣一來(lái)機器人的運動(dòng)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(lèi)最多控制機器甲殼蟲(chóng) 8 小時(shí),不過(guò)這也夠它跑上整整一公里了。
控制機器甲殼蟲(chóng)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(chóng)每條腿的動(dòng)作幅度,但這樣的目標實(shí)現起來(lái)計算和模擬的工作量都非常大。天線(xiàn)刺激更加簡(jiǎn)單,因為它不用分別刺激昆蟲(chóng)的每一條肌肉,因此能簡(jiǎn)化硬件和控制系統。
在災害現場(chǎng),這種小家伙能到達任何地方,而蟑螂或巨型甲蟲(chóng)可能就會(huì )被卡住。此外,與其他不同體型的機器昆蟲(chóng)共同使用,就能擴大搜索覆蓋率并提升救援精度和效率。
一旦機器昆蟲(chóng)在廢墟中發(fā)現生命跡象,它會(huì )向救援隊發(fā)送緊急信號,隨后切換到自動(dòng)控制模式,在受傷者周?chē)等θ?lái)確認并繪制周邊環(huán)境的地圖。救援行動(dòng)結束后,所有的機器昆蟲(chóng)都會(huì )自動(dòng)返回控制中心。未來(lái)機器昆蟲(chóng)也能像自動(dòng)駕駛汽車(chē)一樣完成任務(wù)。