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
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。
歐洲科學家近日發現了一種新的殭屍真菌,名為 Gibellula attenboroughii,它對洞穴蜘蛛展現出類似殭屍螞蟻真菌的行為。這種真菌表現出操縱獵物移動到更有利於真菌傳播地點的能力。
首次發現寄生於蜘蛛的殭屍真菌
這項研究的共同作者、來自丹麥自然歷史博物館的真菌學家、哥本哈根大學助理教授阿勞若(João Araújo)表示:「我們已經對寄生在螞蟻、黃蜂等昆蟲上的殭屍真菌有很多了解。但是首次發現寄生於蜘蛛這種蜘形綱動物的殭屍真菌,這在寄生生物界中相當罕見,這真的很有趣。」
目前科學家僅觀察到 G. attenboroughii 感染了兩種生活在歐洲洞穴中的圓蛛。這項發現為進一步了解真菌如何控制動物提供了新的研究機會。
真菌外型像長著腳的棉球
這項研究的起源也相當引人入勝。在2021年,一個電視攝製組在北愛爾蘭唐郡埃斯皮城堡濕地中心的一個廢棄火藥庫中拍攝節目時首次發現這種真菌,它看起來像是長著腳的棉球,出現在一隻已經死去的圓蜘蛛身上。
工作人員觀察到,受感染的蜘蛛會在死前將自己暴露在環境中,遠離自己的蛛網,顯示真菌感染改變了它們的行為。
進一步觀察發現,在北愛爾蘭和愛爾蘭的洞穴中,受感染的蜘蛛更為常見,所有蜘蛛都會在死前將自己固定在洞穴頂部或牆壁的暴露區域。
真菌能夠引誘蜘蛛離開巢穴 幫助傳播孢子
雖然科學家對這種真菌如何操縱蜘蛛的具體機制尚不清楚,但很明顯,真菌能夠引誘蜘蛛離開巢穴,讓它們暴露在循環的氣流中,進而幫助傳播孢子。
感染方式引起人們對蜘蛛未來的擔憂
這種高效且恐怖的感染方式引起人們對蜘蛛未來的擔憂。然而,阿勞若表示,他認為這種真菌不太可能對蜘蛛種群的數量產生影響。他指出:「真菌與蜘蛛等動物共存已有數百萬年,甚至更長時間,它們一直與蜘蛛、其他真菌和其他昆蟲和平共處。因此,蜘蛛應該已經發展出一套避免感染的機制。」
「事實上,我們可以假設它們維持著森林生態系統的平衡,就像寄生在螞蟻身上的真菌一樣,這種致命寄生真菌已經被證明有助於調節昆蟲族群數量。」
ingentaconnect圖片
當殭屍真菌被描繪成一種能感染人類的科幻生物時,很快就變成了一個恐怖故事,就像HBO於2023年推出的熱門電視劇《最後生還者》(The Last of Us)中所展示的情節,該劇靈感來自殭屍真菌。在該劇中,一種能感染人類的殭屍真菌導致文明社會的崩潰,感染者持續散播孢子,倖存者在廢墟中艱難生存。
所幸並不影響人類大腦
對於這種科幻故事是否會成真,阿勞若表示:「儘管某些真菌確實對人類有害,但它們通常引起皮膚感染等問題,並不影響我們的大腦。對人類進行感染是一個非常複雜的過程,需要真菌進化出對我們體溫和免疫系統的適應能力。」
阿勞若表示,他的團隊計劃繼續研究感染蜘蛛的真菌,以了解這些物種之間的相互作用、起源以及演化過程。從應用的角度看,這些真菌最終可能為人類醫學帶來潛在應用價值。