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研究人员正在研究蜻蜓的背包引导系统

2021年08月18日 商丘机械设备网

研究人员正在研究蜻蜓的背包引导系统

微型飞行器正以令人惊讶的组件成为项目关注的焦点:一种实际的蜻蜓昆虫被操纵以制造出一种飞行器,该飞行器比人工制造的任何东西都更轻,更隐形。

我们习惯于在设计空中物品设计时想要复制昆虫的科学家。好吧,这里的项目目标是将昆虫变成机器人机器人中国机械网okmao.com。

该研究与开发项目正在马萨诸塞州剑桥市的德雷珀(Draper)进行。IEEE Spectrum的Evan Ackerman撰写了有关DragonflEye项目的文章。

IEEE Spectrum中的比例图显示了带有控制背包的蜻蜓模型。后者带有其集成的能源,制导和导航系统。

Draper的生物医学工程师,DragonflEye计划的主要研究人员Jesse Wheeler在接受IEEE Spectrum采访时说,该背包的设计旨在在没有无线控制的情况下自动导航,从环境中收集能量以进行扩展操作,“而这只是重量的一小部分”对于较小的昆虫。”

IEEE Spectrum问Wheeler,如何将他的工作与过去提出的一些控制论昆虫相提并论。惠勒回答说,过去引导昆虫飞行的尝试使用了较大的生物,例如甲虫和蝗虫,以便它们可以举起重至1.3克的相对较大的电子系统。

蜻蜓又小又敏捷。惠勒说,它们的体积也非常坚固。根据Ackerman的报告,在此项目中,此类蜻蜓的实际用途可能是(1)携带有效载荷或(2)进行监视或(3)帮助蜜蜂成为更好的传粉媒介。

德雷珀(Draper)网站说,过去25年里,蜜蜂种群数量减少了一半,并且可以配备德雷珀的技术来协助授粉。“蜜蜂是自然界最大的传粉媒介之一,每年为美国农业贡献超过150亿美元。德雷珀的微型制导系统可以通过监测其飞行模式,迁徙和整体健康状况,帮助阻止传粉媒介的损失。”

阿克曼说,他们正在创造一个控制论的蜻蜓,它结合了微型导航,合成生物学和神经技术。

转向系统是关注的关键点。研究小组采用了遗传改变昆虫神经系统的方法(光遗传学刺激),以便它们能够对光脉冲做出反应。

惠勒在IEEE频谱报告中说,这种方法“将使我们能够利用光来激活单个神经元,而这是用电无法完成的。” 他说,新的光遗传学工具“可以使电极以比电极所能实现的更大得多的特异性监视和刺激神经元。”

怎么会这样?惠勒说:“电场与电极附近的所有神经元相互作用,但是光只会与经过基因修饰的神经元相互作用。”

还讨论了他们收集能量的方法。

有趣的是,EE Times在过去的研究工作中曾这样说过电池寿命:

“从电子时代开始,国防部就一直试图将真正的昆虫变成监视机器人,其最大的突破是将探测器植入昆虫的幼虫,以便在变态后,成熟的成年人可以在里面内置昆虫,在功能无法用肉眼察觉。

随着微机电系统(MEMS)的出现,美国国防部已经在很大程度上摒弃,取而代之的真实昆虫的微型无人机昆虫的大小。他们最大的问题,除了天文数字的成本存在电池生活。”

EE Times表示,相比之下,德雷珀(Draper)的蜻蜓系统的寿命“只要有食物,水和阳光,就可以数月之久”。

惠勒在接受《EE Times》采访时说:“ DragonflEye系统的独特之处在于它的设计具有自主性,可以从周围的能源(例如太阳能)中进行充电。” 惠勒说,从环境中进行有效的能量清除有助于使系统小型化,而不必解决容纳大电池的问题。

实际上,在Draper Lab网站上的一份报告说:“ DragonflEye是Draper和Janelia Farm的Howard Hughes医学研究所(HHMI)之间的团队合作,创造了新的光遗传学工具,该工具将来自背包的指导命令发送到内部的特殊“转向”神经元在蜻蜓的神经线。

它说,HHMI正在合成生物学中应用技术,通过插入与眼睛天然存在的基因相似的基因,使转向神经元对光敏感。

展望未来,惠勒在IEEE Spectrum中说:“我们将为蜻蜓配备背包系统,并开始研究位置跟踪,飞行控制和优化的光学刺激。”

他们正准备在运动捕捉室中为蜻蜓配备背包,以便在从导航系统捕捉数据时监视其飞行运动。他补充说,这将使他们能够开发用于自主导航的精确机载跟踪算法。