新型机器人手臂搭载生物传感器可检测特定化学品

附有该生物传感器模块的机器人抓手,可用于来复制人类的“味觉”。在这个传感器模块中,包括大肠杆菌细菌,它被专门设计用于与称为IPTG的化学物质反应。

  机器人技术,融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科,涉及到当今许多前沿领域的技术。近20年来,机器人技术有了很大的发展,特别是工业机器人已经达到产业化水平,智能机器人技术也有了相当的发展。

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智能机器人,资料图

  机器人传感器主要包括机器人视觉、力觉、触觉、接近觉、距离觉、姿态觉、位置觉等传感器。机器人传感器可分为内部传感器和外部传感器两大类。

  比如,嗅觉传感器是由气敏元件将感测的气味转换为电信号的换能设备。常见的人工系统一般由气敏传感器阵列和分析处理器构成。味觉是指酸、咸、甜、苦、辣等人类味觉器官的感觉。在人类味觉系统中,舌头表面味蕾上的味觉细胞的生物膜可以感受味觉。味觉物质被转化为电信号,经神经纤维传至大脑,这样人就感受到味觉。

  据外媒报道,我们已经看到机器人可以响应触摸、视觉提示及语音命令,然而是否已经出现具有“味觉”的机器人呢?科学家已经开发出一种实验装置,用于探索这种可能性,并且目前的形式已经可以进行一些“品尝”测试,以确定其“洗澡水”是否已被污染。

新型机器人手臂搭载生物传感器可检测特定化学品

机器人夹持臂上附有生物传感器检测模块,资料图

  加州大学戴维斯分校和卡耐基梅隆大学(CMU)的科学家试图通过他们所谓的机器人夹持臂上的生物传感器模块,来复制人类的“味觉”。在这个模块中包括大肠杆菌细菌,它被专门设计用于与称为IPTG的化学物质反应。修饰的细菌细胞被多孔膜包围,但允许像IPTG这样的化学物质进入其中。当发生这种情况时,细胞会产生荧光蛋白。

  然后,附有该生物传感器模块的机器人抓手能够将该光“诠释”为控制信号。在这种情况下,该控制信号用于确定是否应该抓取某些东西并将其放入水中。在花了几个小时在水中休息以检查IPTG之后,机器人手臂能够确定它是安全的并且将一个大的黄色球放入浴盆中。

  虽然研究仍处于早期阶段,但该团队认为其“味觉”测试机器是受生物学启发的新型体软机器人的概念验证。未来的挑战包括建造能够“品尝”不止一样东西及能够检测出不同浓度化学品的机器人。这种机器人被认为具有非常独特的潜力,可以适应和响应周围环境。

  该研究作者称,通过将我们在柔性电子和机器人皮肤方面的工作与合成生物学相结合,我们更接近未来的突破,例如软生物混合机器人,可以根据环境条件的变化调整感知、感觉和移动的能力。目前,该研究发表在《科学·机器人学》杂志上。

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