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北航科研團隊實現技術突破 2厘米昆蟲機器人超快速助力災後救援

兩岸

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北航科研團隊實現技術突破 2厘米昆蟲機器人超快速助力災後救援

2024年05月26日 14:20 最後更新:14:47

北京航空航天大學科研團隊成功實現微型動力技術新突破,並研發出一款仿生「昆蟲」,實現了昆蟲尺寸(2厘米)機器人的脫線可控爬行。

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昆蟲機器人僅2厘米 重量不足2克

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相關成果近日在國際學術期刊《自然·通訊》發表。文章共同通訊作者、北航能源與動力工程學院教授閆曉軍介紹,該機器「昆蟲」身長2厘米、寬1厘米、重1.76克,垂直投影面積僅兩個指甲蓋大小,具有快速機動、高載重、無線可控等特性。

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該機器人可穿過障礙物 把求救信號傳至控制端

小機器昆蟲可以適應多種應用場景,例如災後救援、航空發動機檢測等。目前已完成求救信號採集驗證,可以模擬災後搜救的場景。在模擬場景中,機器昆蟲穿過石頭等障礙物後到達倒塌房屋附近,然後採集房屋內部發出的SOS求救信號並將其回傳至控制端。研究人員希望未來這款機器「昆蟲」也可用於航空發動機結構損傷檢測。

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採用新型動力系統 無需外接電線供電

動力系統是機器人的「心臟」。普通機器人通常靠電動機驅動,對供能要求較高,而微型機器人內部空間不足以承載大容量電池,需外接通電線持續供電,其自由移動因此受限。北航科研團隊歷經多年研究,開發出基於直線式驅動、柔性鉸鏈傳動的新型動力系統,讓微型機器人成功擺脫電機與外接電線,通過「體內」微型電池完成電生磁,促使磁鐵振動,再帶動腿部關節運動。

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微型動力技術有望推動微型機器人大範圍開發應用

北航博士生、團隊成員詹文成介紹,科研團隊還設計了仿生奔跑步態,通過機器「昆蟲」步頻和步幅的自適應調節,實現高載重下快速爬行;提出基於機器「昆蟲」雙腿振動頻率差的控制方法,實現運動軌跡精確控制。

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閆曉軍表示,這一微型動力技術的成功研發,有望推動微型機器人大範圍開發和應用,助力災後搜救、大型機械設備和基礎設施損傷檢測等。

劍橋大學團隊研究指出,首度以基因數據建立動物界「單配制聯盟排行榜」,結果顯示人類的忠誠度僅列第七,冠軍由加州鹿鼠以近乎100%的專一度奪得,引發科學界與公眾熱議。

科學家創「單配制評分」

研究團隊負責人Mark Dyble指出,傳統問卷調查難以真實衡量生物忠誠度,故改以基因證據為基礎,分析不同物種繁殖後代中「全同胞」(同父同母)與「半同胞」的比例,計算出「單配制評分」。團隊蒐集數十種哺乳動物DNA資料,並納入跨文化、跨歷史時期的人類遺骸基因數據,首次將人類置於動物忠誠度光譜中客觀比較。

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加州鹿鼠奪冠 人類排名第七

研究結果顯示,體型嬌小的加州鹿鼠(California deer mouse)以接近滿分的單配率穩居榜首,牠們終身維持單一伴侶,共同築巢育幼,被形容為「動物界連體情侶」。而人類的平均單配率為66%,意味全球範圍內約三分之二兄弟姐妹為同父同母,其餘三分之一存在異父或異母情況。此數據使人類在排行榜中位列第七,排名緊隨其後的包括狐獴等社會性動物。

示意圖。設計圖片

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黑猩猩單配率僅4%

研究同時揭露人類近親的繁殖模式:黑猩猩單配率僅4%,大猩猩為6%,多種獼猴接近零,顯示靈長類普遍傾向多配制策略。科學家指出,人類66%的單配率在進化層面已屬「奇跡」,反映社會文化對生物本能的深刻影響。

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研究衡量生育結構 非評判個人忠誠

研究團隊澄清,此評分僅反映物種的「生育配對傾向」,不涉及戀愛關係或性行為模式。人類因避孕技術、社會制度及文化規範等因素,使性行為與生育不再完全掛鈎,故基因數據無法全面體現人類情感的複雜性。

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