新加坡南洋理工大学打造自动化“昆虫机器人生产线”,昆虫机器人首次投身人道主义救援
2025-08-06 09:50
来源:新加坡南洋理工大学
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新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)科学家取得重大突破,建造出世界上第一条自动化机器人昆虫“生产线”。这一成果标志着昆虫混合机器人在复杂环境大规模应用,尤其是灾区搜救工作上迈出关键一步。相关研究发表于《自然通讯》杂志。

该自动化系统由机械与航空航天工程学院佐藤广隆教授领衔。此系统能自动将微型电子背包安装到马达加斯加蟑螂背上,将其变为昆虫混合机器人。安装过程仅需1分8秒,比传统依赖训练有素操作员的手动流程快约60倍,后者通常耗时一个多小时;处理四只昆虫时,8分钟即可完成所有组装,比手动方法快约30倍。

佐藤教授称,手工准备耗时且依赖熟练操作员,自动化流程可快速、稳定生产昆虫混合机器人,实现大规模准备,这对灾后搜救等时间紧迫的行动至关重要。而且,当蟑螂不再部署或长时间休息时,微型电子背包可安全取下,无不良影响。

与传统机器人不同,机器人昆虫可正常用四肢移动,通过背部轻质电路板植入电极发出的温和电刺激引导。该人工智能机器人装配系统运用计算机视觉和专有算法,精准识别蟑螂背部植入电极的最佳解剖位置。

研究人员还设计了新一代背包,电压比早期版本降低25%,在保持对运动精确控制的同时,提高了功率效率,有助于延长操作时间、降低过度刺激风险。实验室测试中,杂交昆虫能根据指令进行70度以上急转弯,速度可降低68%;四只机器人蟑螂在10.5分钟内覆盖充满障碍物测试区域80%以上面积,展现出在狭窄混乱空间导航的能力。

虽装配线尚处原型阶段,但使用手动方式安装第一代背包的机器人昆虫已投入现实使用。2025年3月30日,一支由10名机器人昆虫组成的团队随新加坡民防部队(SCDF)前往缅甸,参与“狮心行动”特遣队,应对3月28日发生的7.7级毁灭性地震(此次地震造成3000多人丧生)。这是机器人昆虫首次用于人道主义行动,也是昆虫混合机器人首次实地部署,现场部署证明了其在受灾地区定位幸存者的潜力,传统机器人在此类地区难以进入且操作时间有限。

佐藤教授表示,从实地部署经验看,创建支持大规模生产和部署的基础设施至关重要,此次装配线是第一步,将为更可靠的机器人应用,如检查大型土木结构缺陷铺平道路。佐藤教授因在机器人昆虫方面的开创性研究获国际认可,其研究曾被《时代》杂志评为“年度50项最佳发明”,被《麻省理工学院技术评论》评为“十大新兴技术”。

展望未来,佐藤教授团队将改进装配系统,并与当地合作伙伴合作,进一步验证其有效性和工业用途的准备情况。

更多信息: Qifeng Lin 等,《机器人昆虫工厂:通过视觉引导机械臂操控定制双极电极实现昆虫-计算机混合机器人的自动组装》,《自然通讯》(2025)。

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