昆虫机器人在未来能帮助人类干什么？

昆虫会移动、爬行或飞行。如今，它们也激发了创新，无论是机器人的设计还是显示器的设计都离不开它们。

当面对两条通往食物来源的路径时，蚂蚁可能不知道哪一条最好，但蚁群可以快速解决这个问题：一只蚂蚁会留下一种叫做信息素的化学物质的痕迹，从而标记出从巢穴到食物的路线。当其他蚂蚁跟随时，信息素会沿着最短的路径迅速聚集，以增强气味并引导整个蚁群。

蜂群也集中资源选择定居点。数百名“调查员”开始寻找可能的定居点并给出反馈，而其他“调查员”跟进并选择留下来，直到选定了特定地点。这个“生死抉择”利用了群体的集体智慧，换言之，是头脑风暴的产物。

受这些昆虫案例的启发，工程师和技术人员计划组建一个“小昆虫”机器人团队，共同完成人类艰巨、危险或枯燥的任务。就像自然界中的昆虫一样，这些机器人系统通常是分散的，单个机器人执行简单的任务并积累集体结果。

华盛顿大学工程师、机械蜈蚣设计师卡尔·博林格说：“最终，我们必须回归自然，观察昆虫的行为。它们可以做出不可思议的事情。”

创建一个像蚂蚁一样的机器人

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早在 1990 年代，麻省理工学院的学生 James McLaughlin 就决定制造模仿蚂蚁行为的机器人。这个大胆的想法源于“无拘无束的本科生的疯狂”。他设计的昆虫机器人长约 2.5 厘米，内置一台小型计算机、一个帮助它们避开障碍物的光传感器和两个电机（一个用于移动，另一个用于操作上颚）。

早在 2019 年，作为麻省理工学院的研究生，Marugin 就调动了 104 台机器人在一座废弃的军事建筑中寻找隐藏的物体。每个机器人通过红外信号与五六个相邻的机器人保持联系。这组机器人不负众望，成功锁定目标。

这些成功的实验让他想起了实际应用，例如寻找地震后的幸存者或探索火星表面。目前，作为莱斯大学多机器人系统实验室的主任，马尔金打算实现这个想法。虽然他的第一个蚂蚁机器人 r-one 已经有了触手和下巴，但与这些“前辈”不同的是，新模型并没有体现出来自大自然的灵感。相反，它更像是一个巨大的冰球。每个机器人都由内置锂电池供电，价格约为 250 美元，比早期的蚂蚁机器人便宜近 10 倍。麦克劳克林希望将大规模搜索、救援或其他艰巨任务的成本降低到 100 美元。

救援机器人

2019年，作为哈佛微型机器人实验室的创始人，罗伯特·伍德成为第一个使用微型电机驱动襟翼和塑料翅膀的苍蝇大小机器人人们。机器人的身体只有钉子那么大，由碳纤维制成，重量不到 60 毫克。同事催促伍德打造这样的“机器人舰队”，开发“蜜蜂机器人”项目。该项目历时5年，涉及生物学、计算机科学、工程技术等多个学科。

目前常用的蜜蜂机器人仍然是太大了，重达600毫克，相当于伍德和他的同事开发的个体体重的10倍。图像处理系统模拟真实蜜蜂的图像处理过程，利用低分辨率的“眼睛”进行拍照，并将信息以连续快照的形式传送到蜜蜂机器人的“大脑”。

重量小是单蜂机器人的优势。伍德说，一名消防员的口袋里可以装下 1000 个机器人，它们的重量只有一磅。允许它们飞入或包围燃烧的建筑物可以为救援人员提供信息。也许有一天，蜜蜂机器人可以跟踪快速变化的事件，例如森林火灾、石油泄漏或化学粉尘，或为花卉或农作物授粉——迫切需要的是真正的蜜蜂种群正在受到疾病、化学毒素或其他原因。死。

目前这款机器人最大的缺点就是必须外接电源。虽然已经实现了无线，但自由飞行仍然是重中之重，伍德不想在其他设计元素完善之前“等待完美的电源”。当研究团队的一些成员试图开发轻型电源时，其他人则忙于传感器和制造过程。 “所有这些任务都必须同时完成。”

工程师们还在设计算法来控制数以千计的蜜蜂机器人的行为，以便它们能够执行诸如为植物授粉之类的任务。哈佛博士后学生 Karthik Dantu 说：“我们的设计灵感来自大自然，但未来如何去做就得从工程技术的角度出发了。”

“白蚁建筑师”

虽然白蚁以破坏木结构而臭名昭著，但它们也是大自然的伟大建筑师。一只白蚁的身长不到 2.5 厘米，但一群白蚁却可以筑起一个 10 米高的土丘巢，内部通道错综复杂。同样惊人的事实是，在如此大规模的施工过程中，竟然没有“监工”。白蚁收集泥料并堆放以修补漏洞或空缺。没有任何统一的管理，还是有可能建造出如此复杂的建筑。

文章来源：《环境昆虫学报》 网址: http://www.hjkcxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0806/1709.html