生物机器人领域正在经历一场变革,康奈尔大学和佛罗伦萨大学的科学家们开发了由蘑菇菌丝体的电信号驱动的生物混合机器人。这种新方法展示了将活体有机体纳入机器人系统以增强其适应性和响应能力的潜力。
由机械工程教授罗伯特·F·谢泼德(Robert F. Shepherd)和安纳德·米什拉(Anand Mishra)领导的研究团队培育了杏鲍菇(Pleurotus eryngii)菌丝体,并将其整合到两种不同的机器人设计的电子设备中——一种软的、类似蜘蛛的机器人和一种轮式机器人。
通过利用菌丝体固有的产生电信号的能力,研究人员创造了能够以前所未有的方式感知和响应环境的机器人。
“我们能够设计出可以在现实世界中运行的人工硬件,但仍然能够隔离出来自活体菌丝体的微弱电信号,”康奈尔大学机械与航空航天工程教授罗伯特·F·谢泼德告诉Decrypt。“这些信号会根据环境信号发生变化,比如光强。为了证明我们解决方案的稳健性,主要作者安纳德·米什拉使用紫外光输入来控制轮式和行走机器人。”
谢泼德解释说,该研究得到了国家科学基金会的CROPPS资助,并得到了康奈尔大学工程生物材料研究所的支持。该工作的目标是利用菌丝体来检测土壤问题并对其做出响应。
“菌丝体本来就存在于土壤中,利用它们的信号通路来测量土壤健康状况将是一个不错的胜利,”他说。
研究人员面临的关键挑战之一是开发一个能够检测和利用菌丝体产生的微弱电信号来控制机器人的系统。米什拉设计了一个电气接口,能够准确读取菌丝体的原始电活动,对其进行处理,并将其转换为能够激活机器人执行器的数字信号。
生物混合机器人成功完成了三项实验,展示了它们根据菌丝体的电脉冲行走和滚动的能力,当受紫外光刺激时改变步态,甚至完全覆盖菌丝体的原始信号。这些成就突显了以蘑菇为动力的机器人的令人难以置信的适应性和响应能力。
由Stacy Elliott编辑。
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