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蝗災(zāi)帶來的研究靈感：低功率的碰撞探測器幫助機(jī)器人避免碰撞

無人駕駛汽車探測器

根據(jù)研究人員在論文中的解釋，蝗蟲以每小時 2 至 3 英里的速度移動，并為了防止與其余飛行的蝗蟲碰撞又在數(shù)百毫秒內(nèi)改變飛行方向。而決定這樣的移動需要使用非線性數(shù)學(xué)和極小的能量消耗。

蝗蟲的這種快速反應(yīng)和適度的能量消耗是對于機(jī)械碰撞探測器有極大的吸引力，雖然目前用于無人駕駛汽車的探測器非常廣泛，但研究人員這次研制的碰撞探測器能夠在兩秒鐘內(nèi)做出反應(yīng)。

此外，根據(jù)研究人員的說法，這種基于硫化鉬的傳感器并不是萬能的探測器，而是針對特定任務(wù)的一種探測器，但因?yàn)樗捏w積太小，能耗也很少，所以大體上是可以接受的。

一個車輛碰撞檢測器模仿蝗蟲的回避神經(jīng)元，使它們能成群飛行。

研究團(tuán)隊基于蝗蟲大腦開發(fā)設(shè)計計算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序，可以設(shè)定程序使一個移動機(jī)器人探測即將接近的物體，并避免與它們發(fā)生碰撞。

簡單地說，該探測器的主要原理是：光電探測器會引起設(shè)備電流增加以響應(yīng)迎面是否有物體移動，這被稱為興奮信號，而底層可編程存儲器堆棧又總是引起設(shè)備電流減少，即為抑制信號。當(dāng)一個物體靠近時，興奮信號被添加到抑制性的刺激（即抑制信號）中，引起設(shè)備電流的非單調(diào)性變化，從而模擬蝗蟲 LGMD 神經(jīng)元的逃逸反應(yīng)。

Das 表示：“蝗蟲只能避免與其他蝗蟲的碰撞，而我們的設(shè)備可以探測不同速度物體的潛在碰撞。”

目前，研究人員只對直接碰撞路徑上的物體進(jìn)行了測試。他們?nèi)匀恍枰獌?yōu)化防碰撞設(shè)備對其他突發(fā)情況的響應(yīng)。賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)專業(yè)的研究生 Aaryan Oberoi 說：“我們不能對每種情況進(jìn)行所有的測量。因此我們開發(fā)了一個用于以上檢測的數(shù)值模型。該模型同時還可以測試在同一芯片上的多個設(shè)備是否能更好地工作。到目前為止，這樣的單個設(shè)備在機(jī)器人、無人機(jī)甚至無人駕駛汽車領(lǐng)域已經(jīng)足夠了。然而，多像素碰撞檢測器陣列可以在 3D 空間提供碰撞避免�！�

同時，美國空軍科學(xué)研究辦公室、美國陸軍研究辦公室和國家科學(xué)基金會也支持了這項(xiàng)研究。據(jù)了解，研究人員也已經(jīng)申請了這項(xiàng)技術(shù)的美國臨時專利。

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