机器人蟑螂：它们的工作原理

灾难会将幸存者埋在不稳定的废墟中。寻找这些受害者的任务可能有一天会落到小型机器人的头上——但装有电子元件的活体昆虫可以更快地完成同样的工作。2012 年，北卡罗来纳州立大学的研究人员通过在马达加斯加蟑螂的触角上安装电极来操控它们。现在，科学家们正在开发微型蟑螂背包来拾取声音。“我们正在尝试利用昆虫建立一个传感器网络，”工程师 Alper Bozkurt 说。“目的是探测求救信号。”这种六足机器人将很快在模拟灾难现场接受测试。

工作原理

1. 背包

研究人员将 3D 打印底座粘在昆虫背上。该底座将昆虫的身体与第二个装有电子元件的块连接起来，其中包括用作微控制器的印刷电路板。

2. 连接器

插入并粘在天线上的微型电极会刺激控制运动功能的神经元。通过刺激这些神经元，研究人员可以控制机器人的运动：刺激右侧天线，虫子就会向左移动；刺激左侧天线，虫子就会向右移动。

3. 无线电双向无线电和芯片天线可传递有关环境、位置和附近声音的数据。计算机算法可利用这些信息协调多台机器人蟑螂执行搜救任务。

4. 麦克风

背包上安装的单向或三向麦克风可捕捉声音并确定其方向。算法会分析声音以判断它是否可能来自人类。如果是，则派出蟑螂进行进一步调查。

5.电池

背包由一块三伏锂聚合物电池供电，重量只有半克。可以断开电池进行充电；或者，可以将一块小型太阳能电池板安装在背包上，在不到两小时内为耗尽电量的电池充电。

本文最初发表于 2015 年 4 月的《大众科学》杂志，属于我们年度《工作原理》系列的一部分。