在创新机器人开发中,研究人员加入了一个意想不到的来自森林地面成分:真菌菌丝体。通过利用菌丝体产生的自然电信号,他们创造了一种新的“生物混合”机器人管理方法,这些机器人可能比传统的纯合成机器人更有效地响应周围环境。
建造一台机器人需要时间、专业知识、合适的材料——有时还需要一点真菌。
在设计两款新机器人的过程中,来自康奈尔大学的一个团队利用了森林地面上发现的一个不寻常元素:真菌菌丝体。通过利用菌丝体固有的电信号,他们发现了一种控制“生物混合”机器人(能够比完全人工机器人更灵活地响应其环境)的创新技术。
研究结果发表在科学机器人期刊上,Anand Mishra是主要作者。Mishra是有机机器人实验室的研究助理,该实验室由康奈尔大学机械与航空工程教授Rob Shepherd领导,他是论文的资深作者。
“这份出版物标志着未来许多研究的开始,这些研究将利用真菌王国为机器人提供环境传感和命令信号,以增强它们的自主性,”Shepherd解释道。“通过将菌丝体集成到机器人的电子设备中,我们使得生物混合机器能够检测和响应其周围环境。在这个例子中,我们使用光作为刺激,但将来可能会是化学物质。未来的机器人可能被设计成感知农业田地的土壤化学,并确定施肥的最佳时机,这可能有助于减轻农业实践带来的环境问题,例如有害的藻类爆发。”
菌丝体代表了蘑菇的地下生长结构,擅长感知化学和生物信号,同时响应各种输入。
“生物系统对触摸、光线、热量甚至未知的信号作出反应,”Mishra表示。“在构想未来的机器人时,它们如何在不可预测的环境中运行?我们可以利用这些生物系统,使机器人能够响应任何不可预见的输入。”
研发了两种类型的生物混合机器人:一种柔软的类蜘蛛机器人和一种轮式机器人。
研究人员进行了三项实验。在第一项实验中,机器人因菌丝体信号的持续尖峰而移动——行走和滚动。随后,当机器人暴露于紫外线光下时,它们调整了运动,展示了菌丝体与环境互动的能力。在最后一次测试中,研究人员成功地完全覆盖了菌丝体的原始信号。
本研究得到了国家科学基金会(NSF)CROPPS科学与技术中心、美国农业部国家食品与农业研究所以及NSF土壤信号倡议的支持。