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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。

最新研究表明,嬰兒在2個月大時已能區分周圍看到的不同物體,這一時間點比科學家原先認為的更早。

研究:嬰兒與周圍世界的互動方式「比想像的要複雜得多」

據美聯社報導,這項研究結果於2日發表在《自然神經科學》(Nature Neuroscience)期刊上,可能有助於醫生和研究人員更深入了解嬰兒期的認知發展。主要作者、來自愛爾蘭都柏林三一學院的歐道赫提(Cliona O’Doherty)表示,研究發現嬰兒與周圍世界的互動方式「比我們想像的要複雜得多」。

這項研究分析了130名2個月大嬰兒的數據,這些嬰兒在清醒狀態下接受了腦部掃描。在這過程中,嬰兒觀看了生命第一年中常見的十幾種影像,例如樹木和動物。

歐道赫提指出,當嬰兒看到像貓之類的影像時,他們的大腦會以特定方式「觸發」,研究人員能夠記錄這一情況;而如果他們看到無生命物體,大腦的反應方式則會不同。

這項技術被稱為「功能性磁振造影」(fMRI),使科學家能夠比以往更準確地檢視視覺功能。過去許多研究依賴於測量嬰兒注視物體的時間長短,但在年齡較小的嬰兒身上難以準確評估。一些先前的研究認為,嬰兒需要到3至4個月大時才能區分動物和家具等不同類別。

2個月大就能分辨貓與傢俱

歐道赫提說:「我們的研究證實,他們在2個月大時已具備這種分辨類別的能力。這比我們先前的認知複雜得多。」

在這項研究中,許多嬰兒在9個月大時再次接受了檢查,研究人員成功收集了66人的資料。歐道赫提表示,相較於2個月大時,9個月大的嬰兒大腦更有效地區分生物和非生物。研究人員指出,未來科學家或許能將這類腦部影像與日後的認知結果聯繫起來。

對極幼小嬰兒進行腦部造影具有挑戰性

法國國家科學研究中心(CNRS)的神經科學家帕佩奧(Liuba Papeo)指出,對極幼小嬰兒進行腦部造影具有挑戰性,「或許最明顯的挑戰之一是,嬰兒需要在清醒狀態下舒適地躺在fMRI掃描儀中,並保持靜止。」

最新研究表明,嬰兒在2個月大時已能區分周圍看到的不同物體,這一時間點比科學家原先認為的更早。資料圖

最新研究表明,嬰兒在2個月大時已能區分周圍看到的不同物體,這一時間點比科學家原先認為的更早。資料圖

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