由康涅狄格大學(xué)的研究人員創(chuàng)建的一個(gè)微小的神經(jīng)控制器可以提供對(duì)未來(lái)生物機(jī)器人的更精確控制，例如已經(jīng)在倒塌建筑物內(nèi)進(jìn)行搜索和救援任務(wù)測(cè)試的機(jī)器人蟑螂。

在過(guò)去十年中，科學(xué)家們花費(fèi)了大量時(shí)間探索將活昆蟲束縛到小型化計(jì)算機(jī)硬件上的方法，以便他們可以操縱昆蟲的運(yùn)動(dòng)。美國(guó)國(guó)防部，搜救隊(duì)和其他組織對(duì)此類可能性感興趣。

成功有限，并且仍然存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)。這主要是由于在如此小規(guī)模下構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)的巨大困難以及將電子硬件與昆蟲的生物神經(jīng)組織連接以引發(fā)運(yùn)動(dòng)的挑戰(zhàn)。

在康涅狄格州開(kāi)發(fā)的神經(jīng)控制器微電路是一個(gè)微型電子“背包”的一部分，它可以連接到昆蟲，其電線連接到昆蟲的觸角。通過(guò)向昆蟲的左或右天線葉中的神經(jīng)組織發(fā)送輕微的電荷，操作員可以誘使昆蟲認(rèn)為它已經(jīng)檢測(cè)到障礙物，導(dǎo)致它向另一個(gè)方向移動(dòng)。發(fā)送到右天線的電荷使蟑螂向左移動(dòng)。同樣，左側(cè)天線的電荷使其向右移動(dòng)。

雖然類似的昆蟲控制系統(tǒng)已經(jīng)存在，但是UConn控制器的獨(dú)特之處在于操作員可以使用四通道微電路刺激昆蟲的天線波瓣的程度。該系統(tǒng)還提供昆蟲對(duì)刺激的神經(jīng)肌肉反應(yīng)的實(shí)時(shí)反饋。這種細(xì)節(jié)水平使得監(jiān)控和控制運(yùn)動(dòng)變得更加容易，這是微型機(jī)器人昆蟲社區(qū)長(zhǎng)期追求的優(yōu)勢(shì)。

“使用昆蟲作為小型機(jī)器人的平臺(tái)，有很多從搜索和救援到國(guó)防的有用應(yīng)用，”UConn的電氣和計(jì)算機(jī)工程助理教授Abhishek Dutta說(shuō)道，他與一名本科研究員一起開(kāi)發(fā)了該電路。在他的實(shí)驗(yàn)室里，Evan Faulkner。“我們相信我們的微電路提供了更復(fù)雜和可靠的控制系統(tǒng)，使我們更接近現(xiàn)實(shí)世界的技術(shù)實(shí)施。”

控制器的值以UConn設(shè)備內(nèi)部的高級(jí)9軸慣性測(cè)量單元的形式出現(xiàn)，該單元跟蹤昆蟲的線性和旋轉(zhuǎn)加速度，識(shí)別其羅盤方向，并檢測(cè)該生物周圍的環(huán)境溫度?？茖W(xué)家說(shuō)，后一個(gè)特征非常重要，因?yàn)闇y(cè)試表明環(huán)境溫度會(huì)影響一些昆蟲宿主的表現(xiàn)。

微電路收集的信息通過(guò)設(shè)備上的微型藍(lán)牙天線傳輸給操作員。普通手機(jī)可以很容易地檢測(cè)到信號(hào)。當(dāng)昆蟲的前進(jìn)，加速和其他數(shù)據(jù)進(jìn)入時(shí)，操作員可以推斷昆蟲的軌跡，相應(yīng)地調(diào)整天線刺激，遠(yuǎn)程向昆蟲發(fā)送適當(dāng)?shù)碾娒}沖，并將其引導(dǎo)到所需的方向。

為了測(cè)試新的控制器，控制系統(tǒng)優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)專家Dutta將設(shè)備連接到他實(shí)驗(yàn)室中的馬達(dá)加斯加嘶嘶聲蟑螂。測(cè)試顯示，當(dāng)右側(cè)天線波瓣受到刺激時(shí)，蟑螂向左移動(dòng)，當(dāng)左側(cè)天線波瓣接收到小電荷時(shí)，向右移動(dòng)。

研究人員注意到的一個(gè)有趣的消息是，在初始刺激后，人工刺激對(duì)蟑螂左右運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度下降。因此，如果蟑螂在第一個(gè)電子脈沖擊中其正確的天線波瓣后向左轉(zhuǎn)，那么左轉(zhuǎn)向不太明顯，每個(gè)后續(xù)脈沖到該波瓣。

Dutta和Faulkner計(jì)劃進(jìn)行額外的研究以改進(jìn)系統(tǒng)。

這項(xiàng)研究將于2018年9月6日在費(fèi)城的認(rèn)知計(jì)算神經(jīng)科學(xué)會(huì)議上提出。