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遥控 "半机械人 "蟑螂为未来的生物混合技术铺平道路

这项研究的半机械昆虫是马达加斯加嘶嘶声蟑螂。这是背上装有无线刺激背包的代表。(图片来源:北京理工大学出版社)
这项研究的半机械昆虫是马达加斯加嘶嘶声蟑螂。这是背上装有无线刺激背包的代表。(图片来源:北京理工大学出版社)
一种用于半机械昆虫的新型控制系统利用电荷平衡双相电刺激来提高精确度和减少组织损伤。该系统在马达加斯加嘶嘶声蟑螂身上进行了测试,定向控制成功率高达 96.25%,比传统的单相法有了大幅提升。
Biotech Science

想象一下,用遥控汽车的精确度来操控一只蟑螂。虽然听起来很荒谬,但这并不是科幻小说,而是半机械人技术的前身。研究人员已经设计出一种控制系统,可以利用昆虫的神经系统,提供前所未有的精确度来指挥它的行动。

利用电荷平衡双相电刺激,研究人员提高了昆虫运动的精确度。双相电刺激,研究人员提高了实验对象的运动精确度。简单地说,电荷平衡双相电刺激是一种以正负相交替的方式提供电脉冲的技术,以避免电荷在电极-组织界面积聚。这有助于将组织损伤降至最低,并确保长期刺激更安全、更可靠。相比之下,单相刺激单相刺激以单一极性(正极或负极)提供电脉冲,通常会导致电荷在昆虫组织中积累。

这项研究的重点是马达加斯加嘶嘶声蟑螂。它们配备了一个定制的无线控制背包,能够向螯肢(昆虫腹部的成对附肢)提供高精度的双相模拟信号。这种设置可实现实时控制,方向转向成功率高达 96.25%,优于单相信号的 76.25%。

这种电荷平衡机制确保了电生理相互作用的稳定性。它不仅能降低组织损伤的风险(如前所述),还能实现长期稳定的控制。其意义是无穷的--半机械昆虫可应用于复杂环境,特别是城市监控、环境监测和搜救行动等领域。刺激参数将在未来的研究中进一步优化,但我们还是希望,当(如果)这种技术越来越普及时,它能完全用于道德目的。

机械昆虫运动控制系统示意图。(图片来源:北京理工大学出版社)
机械昆虫运动控制系统示意图。(图片来源:北京理工大学出版社)
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Anubhav Sharma, 2024-09- 4 (Update: 2024-09- 4)