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机器人蟑螂可以用针刺你
想象一下，地震后您被困在废墟下，您看到一只全身装满电子设备的蟑螂，背上有一根弹簧针，正在向您跑来。虽然这一景象可能令人不安，但至少可以说，这种原型护理人员半机械人或“Paraborg”有一天可能会帮助向原本无法到达的灾难受害者提供救生援助。 机器人技术中最困难的问题数十年来，科学家们一直在寻求开发半机械人昆虫，作为“解决机器人技术中一些最困难问题的捷径”，昆士兰大学生物机器人实验室主任 T. Thang Vo-Doan 说。澳大利亚布里斯班刚刚发表了一篇关于帕拉博格人的论文。昆士兰大学建造一个昆虫大小的机器人“能够可靠地穿过瓦砾、爬过不规则的表面、从跌倒中恢复、携带自己的动力，并且仍然有空间容纳有用的传感器是非常困难的，”Vo-Doan 说。昆虫已经具备了大部分内置的移动能力，因此研究人员不必尝试从头开始创建昆虫身体每个部分的人造版本，而是可以将电子接口移植到昆虫上，以利用其现有的功能。此前，科学家已经证明他们可以驾驶甲虫和飞蛾等机器人昆虫。之前的工作主要集中在控制它们的运动以充当被动传感器平台。2023 年，当 Vo-Doan 和研究员 Thanh Nho Do 谈论搜救机器人 insec 时
来源:IEEE Spectrum _机器人想象一下，地震后您被困在废墟下，您看到一只全身装满电子设备的蟑螂，背上有一根弹簧针，正在向您跑来。尽管这一景象可能令人不安，但至少可以说，这种原型护理人员机器人或“Paraborg”可能有一天会帮助向原本无法到达的灾难受害者提供救生援助。
机器人技术中最难的问题
澳大利亚布里斯班昆士兰大学生物机器人实验室主任 T. Thang Vo-Doan 表示，几十年来，科学家们一直在寻求开发机器人昆虫，将其作为“解决机器人技术中一些最困难问题的捷径”，该实验室刚刚发表了一篇关于帕拉博格昆虫的论文。
昆士兰大学
建造一个昆虫大小的机器人“能够可靠地穿过瓦砾、爬过不规则的表面、从跌倒中恢复、携带自己的动力，并且仍然有空间容纳有用的传感器是非常困难的，”Vo-Doan 说。昆虫已经具备了大部分内置的移动能力，因此研究人员可以将电子接口移植到昆虫上，以利用其现有的功能，而不是尝试从头开始创建昆虫身体每个部分的人造版本。
此前，科学家已经证明他们可以驾驶甲虫和飞蛾等机器人昆虫。之前的工作主要集中在控制它们的运动以充当无源传感器平台。
2023 年，Vo-Doan 和同事研究员 Thanh Nho Do 在当年的 IEEE 国际机器人与自动化会议 (ICRA) 召开前不久讨论了搜救机器人昆虫，他们问道：“昆虫发现被困受害者后会发生什么？”沃多安回忆道。 “当救援人员仍在试图联系他们时，它是否可以超越找到某人并实际提供某种形式的援助？”
巨型蟑螂来救援
为了回答这个问题，机器人专家对原产于澳大利亚的巨型穴居蟑螂（Macropanesthia rhinoceros）进行了实验。研究人员需要一种能够携带大量有效载荷（超过自身重量一半）的昆虫，该物种的体型约为 40 克，是世界上最重的蟑螂物种。较大的昆虫也更容易植入控制论接口。
蟑螂背负着轻型电子设备，其中包括植入其触角和尾状小附属物（尾叶）的电极。使用手持游戏控制器无线激活这些电极可以向左或向右引导蟑螂，刺激它们前进，或阻止它们移动。
这些昆虫还配备了无线摄像头或遥控注射器，利用弹簧向附近的目标发射充满药物的注射器。然后注射器内发生化学反应，产生一股二氧化碳，在注射器内施加压力，将其有效载荷注射到目标中。
Paraborgs 被设计成团队合作，一些人携带相机，另一些人携带可能救生药物的注射器。昆士兰大学
科学家们决定不在一只蟑螂身上同时安装摄像头和注射器，因为重量和体积之和可能会影响它们在复杂地形中的活动能力。拥有两组电子设备也会增加能源需求，从而减少运行时间。相反，研究人员设想对帕拉博格采取群体方法，让不同的专门机器人扮演互补的角色。
实用帕拉博格
科学家们上个月在《先进科学》杂志上详细介绍了他们的发现。
在概念验证测试中，科学家们能够成功引导 Paraborgs 穿过 2.5 米长的路线，通过三个检查点，然后将针发射到 8 x 10 厘米的硅胶目标上。在 25 次试验中，蟑螂每次都完成了整个过程，并以 72% 的成功率注射了目标。 “长期目标是将昆虫先进的运动能力与感知和干预能力结合起来，这样我们就可以更快地接触并帮助更多的人，”沃-多安说。
虽然 Paraborgs 可以远程操控，但蟑螂本身仍然非常活跃，并且能够利用它们的技能作为虫子在复杂的地形中导航。昆士兰大学
研究人员承认，“对于已经被困或受伤的人来说，看到机器人昆虫接近一开始可能会感到有点惊讶或不安，这是可以理解的，”Vo-Doan 说。让人们清楚地知道这些昆虫是救援工作的一部分的方法可能包括闪光灯、可识别的紧急标记，“或者可能是一个微型扬声器，传递一个简单的信息，例如‘救援即将到来’”，沃-多恩补充道。 “让人们对这项技术感到满意与让它发挥作用同样重要。”
未来，Vo-Doan 和他的同事致力于解决 Paraborg 的实际问题。其中包括补偿受害者的移动，在倒塌的结构内建立可靠的无线通信，以及在机器人爬过并挤过充满瓦砾和灰尘的复杂环境时引导它们。他说，自主性对于这些昆虫来说将变得越来越重要，特别是如果科学家想要同时操作多个机器人的话。
此外，与机器人昆虫合作时的一个基本挑战是它们是有自己思想的生物。 “我们不会像传统轮式机器人那样驾驶它们，”沃多安说。 “电刺激会影响它们的方向，但昆虫仍然会产生并控制其自身的大部分运动。”为了解决这种不可靠性问题，帕拉博格需要更好的机载系统来精确定位它们的位置并监控它们的行为，以便研究人员能够识别昆虫何时偏离其路线或变得反应迟钝。
“我们并不是说这是一种可以用于当今人类的医疗设备，”Vo-Doan 说。 “真正的灾难现场充满了不稳定的碎片、狭窄的间隙和通信困难，因此我们需要了解昆虫、电子设备和注射器在这些条件下的表现。在药物选择和剂量、无菌性、针头安全性、可靠性和监管方面也存在重要问题。”
Vo-Doan 解释说，最终，此类对机器人蟑螂的研究可能有助于为机器人设计提供信息。这些昆虫“可以更快地为我们提供有用的能力，同时帮助我们开发未来的全人工系统。”
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