類螢火蟲機器人搜救任務救星

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-01-07

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發光飛行機器人，能讓研究人員輕鬆追蹤其移動路徑。圖／網路

會發光的輕巧飛行設備可前往人類難以抵達的地方，完成搜救任務。圖／網路

研究人員以螢火蟲為靈感，開發可呈現不同顏色或圖案的裝置。圖／網路

編譯／韋士塔

螢火蟲會在溫暖的夏日夜間，利用尾部發出的光芒進行各種活動，包括吸引配偶、抵禦捕食者或引誘獵物。

這些會發光的昆蟲，成為麻省理工學院（MIT）科學家的靈感。研究人員從大自然中汲取靈感，製造出體積與昆蟲類似的飛行設備，且能像螢火蟲般發光。研究團隊表示，這種設備可進入人類難以抵達的地區，例如：倒塌的建築物或地底深處，使用燈光發送信號並尋求協助，執行搜救、調查等任務。

在發表於電氣電子工程師學會（IEEE）的《機器人與自動化快報》（Robotics and Automation Letters）期刊中，研究團隊表示，過去的微型飛行機器人重量只比迴紋針略重，因此無法搭載感測器；為了追蹤這些機器人的方位，研究人員須使用紅外線攝影機，但效果不盡理想。

然而，這些會飛行的昆蟲機器人一旦能夠發光，研究人員只需使用幾具智慧手機的攝影鏡頭，就可輕鬆鎖定它們的位置，準確度可達到2公分範圍以內，這也讓這類機器人距離廣泛應用更近一步。

MIT電氣工程與計算機科學系（EECS）助理教授陳凱文（Kevin Chen）表示，大型機器人可以使用許多不同的工具進行通信，例如：藍牙、無線，但是微型、功率受限的機器人，需使用不同的通信模式以及更先進的動態追蹤系統，才能掌握其位置並發揮功能。

研究人員在昆蟲機器人的人造肌肉，加入電致發光（electroluminescent）粒子。如此一來，這種新型機器人即可發光，藉此傳遞各種信息。

這些嵌入人造肌肉的粒子非常輕巧，僅讓昆蟲機器人的重量增加約2.5%，不會影響其飛行性能。

MIT的研究團隊表示，他們使用創新技術，以具有彈性的材料層及碳奈米管材料層交替堆疊，成為柔軟的圓柱體，製作出人造肌肉材料。

圓柱體被施加電壓時，電極材料會擠壓彈性材料，從而形成機械壓力，讓機器人的翅膀扇動。同時，研究人員在人造肌肉加入硫酸鋅粒子，可以發出明亮的光線。

報告指出，傳統的電致發光材料非常耗電，能量成本極高，但新開發的電致發光材料幾乎不需消耗電力，在機器人飛行的過程，就能產生發光所需的能量。

此外，研究人員也可調整新材料粒子中的化學成分，改變光線的顏色。利用不同顏色的組合，研究人員將可傳遞更多、更明確的訊息。

研究團隊指出，他們使用成本低廉的硬體，開發出可與成本達數萬美元設備相比的新裝置；接下來，研究團隊準備提升昆蟲機器人的追蹤系統，目標是進行即時追蹤與傳訊。

此外，研究團隊也正設法整合控制信號，讓機器人在飛行過程打開、關閉燈光，如同真正的螢火蟲一樣進行交流。

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