科学家将蟑螂变成半机械人，赋予它们导航超能力

快速阅读: 据《科学警报》最新报道，日本大阪大学和印尼日惹大学的研究团队开发了电子蟑螂，结合了蟑螂的解剖结构与高科技背包，旨在利用其在小空间和恶劣环境中的导航能力。这种“基于行为的生物混合导航（BIOBBN）系统”使蟑螂能够避开障碍，执行任务。研究团队希望这些电子蟑螂可用于检查危险废墟、探测幸存者，甚至用于监视。研究成果发表在《软体机器人》期刊上。

蟑螂扁平的身体可以进入人类无法进入的地方，不留任何痕迹。它们几乎什么都吃，而且几乎是不可摧毁的。所有这些特性使它们成为搜索和救援行动的理想选择，以及其他一些更值得商榷的应用，如监视。这就是为什么日本大阪大学和印度尼西亚日惹大学的一个团队认为制造电子蟑螂是个好主意。这个概念涉及结合两者的最佳部分：有机蟑螂解剖结构，经过数百万年的进化历程，能够导航小空间和恶劣环境，并通过高科技背包的几个电子提示引导到人类选择的目标地点。电子蟑螂的设计已完成。

这个概念涉及结合两者的最佳部分：有机蟑螂解剖结构，经过数百万年的进化历程，能够导航小空间和恶劣环境，并通过高科技背包的几个电子提示引导到人类选择的目标地点。“在小型化上创建一个功能机器人极具挑战性；我们希望通过保持简单来克服这一难题，”来自日惹大学的机械工程师首席作者莫哈玛德·阿里亚诺托解释说。“只需将电子设备附着在昆虫身上，我们就能避免机器人工程学中的细节问题，专注于实现我们的目标。”

让我们诚实地讲：即使是最先进的机器人，在移动方面也相当粗糙。动物运动的细节层面是我们的顶级自动机尚未能解析的。当涉及到垂直导航时，这一点变得尤为明显：正如所有的《神秘博士》粉丝都知道的那样，许多机器人很容易被简单的楼梯绊住。而另一方面，蟑螂可以爬墙、攀爬边界、穿透管道，甚至可以忍受低氧环境。研究团队不想从零开始，而是想看看是否可以将马达加斯加发声蟑螂（Gromphadorhina portentosa）安装上能够检测运动、障碍物、湿度、温度和其他数据的传感器，以及可以用来引导昆虫的天线和身体上的植入电极。整个系统称为“基于行为的生物混合导航（BIOBBN）系统”，它基于到达避开编程，涉及在到达预定位置的同时避开途中遇到的所有障碍。

“BIOBBN”系统包含两种导航算法：一种用于简单环境，另一种用于更复杂的情况。“第一种导航系统可以使用较大较重的电子背包，而第二种则需要更紧凑、更轻便的背包以适应复杂地形的导航，”作者写道。他们在布满沙子、石头和木头的障碍赛道上测试了这些生物黑客蟑螂。导航指令使用得很少，以确保电子蟑螂能够到达目标，其余时间则让这些动物自行寻找路径，避开或克服障碍，并在情况失控时恢复平衡。

“该算法……利用了蟑螂的自然行为，比如沿墙行走和攀爬，以绕过和越过障碍物，”作者写道。“密度较高的第二个场景由于增加了避障和自然攀爬行为，所需时间更长。”

作者希望这些虫子机器人可以用于检查战争和自然灾害后留下的危险废墟，甚至可以探测到受困的幸存者和救援人员。它们可以发送关于不适合人类进入地方的数据：建筑物的狭窄管道、地下深处的隧道和敏感的文化遗产地。该团队还指出它们在监视方面的潜在价值，这是一个更为令人担忧的前景。“我相信我们的电子蟑螂能在比纯机械机器人更少的努力和能量消耗下实现目标，”来自大阪大学的湿机器人工程师北岛庆佑说。“我们的自主生物混合导航系统解决了传统机器人面临的挑战，如跌倒后的恢复。这是机器人从实验室走向现实应用，如野外环境所需的。”

当然，目前还不清楚蟑螂对这一切有何感受。这项研究发表在《软体机器人》期刊上。

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