NTU发表《Nature Communications》!世界第一条自动化机器人昆虫生产线!

2025/08/01   •   2353阅
南洋理工大学研究团队在《Nature Communications》发表论文,成功开发出世界首条自动化机器人昆虫“装配线”。该系统可快速、稳定地将电子背包安装到蟑螂背上,将它们转变为用于搜救的机器人昆虫,效率提升高达60倍。已验证在缅甸地震灾难现场的救援潜力,为大规模部署机器人昆虫铺路,未来可应用于建筑结构检查等领域。

就在2025 年 7 月 28 日,NTU发表《Nature Communications》!

论文标题为“Cyborg Insect Factory: Automatic Assembly for Insect-computer Hybrid Robot via Vision-guided Robotic Arm Manipulation of Custom Bipolar Electrodes”。

论文发表页面。来源:Nature Communications

世界首条“机器人昆虫”

自动化装配线

在南洋理工大学机械与航空航天工程学院佐藤裕崇教授的领导下,研究团队开发出了世界上首个自动化机器人昆虫“装配线”。

佐藤裕崇教授的个人图。来源:WirelessWire News

这项原型系统已获得日本科学技术振兴机构(JST)的支持。

它能自动将微型电子“背包”精准安装到马达加斯加蟑螂的背上,将它们转变为可用于搜救的机器人昆虫。

昆虫-计算机混合机器人及其自动装配配置。来源:Nature Communications

效率飞跃

这项自动化技术的最大优势是速度与稳定性:

系统仅需 1 分 8 秒 就能完成一只蟑螂的电子背包安装。

这比依赖熟练操作员的手动方法快了惊人的 60倍(手动通常需要超过1小时)。

处理四只蟑螂时,系统总耗时约 8分钟,效率提升约 30倍。

佐藤裕崇教授兴奋地表示:

“我们的创新让大规模部署机器人昆虫的梦想更近一步。手工准备既耗时又依赖熟练工。

自动化让我们能快速、稳定地‘生产’这些混合机器人,这对于争分夺秒的灾后搜救行动至关重要。”

机器人昆虫如何工作?

这些“半机械蟑螂”与众不同:

自然移动: 它们利用自身强健的肢体在复杂地形中行动。

智能引导: 通过背上轻巧电路板发出的温和电刺激(作用于植入的电极),可以引导蟑螂前进、转向或减速。

定制双极电极的设计、制造和特性。来源:Nature Communications

精准安装: 自动化系统利用计算机视觉和专有算法,智能识别蟑螂背部最适合植入电极的位置,确保安装准确无误。

更优设计: 新一代电子背包刺激效率更高,所需电压比早期版本降低了25%。这不仅节省能源,延长了工作时间,也降低了过度刺激昆虫的风险。

昆虫对电刺激的神经反应分析。来源:Nature Communications

昆虫-计算机混合机器人的精准控制。来源:Nature Communications

性能卓越,灵活敏捷

实验室测试证明了它们的实力:

能听从指令进行超过 70度 的急转弯。

速度可降低 68%,便于精细搜索。

四只机器人蟑螂协作,仅用 10.5分钟 就覆盖了布满障碍物测试区域 80%以上 的面积,展现了在狭小混乱空间中的非凡导航能力。

自动组装的昆虫-计算机混合机器人的运动控制与实现。来源:Nature Communications

从实验室走向真实救灾

虽然这条自动化装配线还是原型,但使用早期(手动安装)背包的机器人昆虫已经在实战中证明价值:

2025年3月30日,一支由 10只机器人昆虫组成的队伍被派往遭受 7.7级强震(3月28日发生,造成超过3000人遇难)重创的缅甸参与人道救援。

这是昆虫混合机器人首次用于人道主义行动,也是它们首次在真实灾难现场部署。

这次任务成功验证了它们在传统机器人难以进入、操作时间受限的废墟中定位幸存者的巨大潜力。

昆虫-计算机混合机器人的自动组装。来源:Nature Communications

大规模部署与应用拓展

佐藤裕崇教授的研究曾入选《时代》杂志“年度50项最佳发明”和《麻省理工学院技术评论》“十大新兴技术”。

他强调:“实地部署的经验告诉我们,建立支持大规模生产和部署的基础设施至关重要。

我们的装配线是迈向这个目标的第一步,它将为更可靠的机器人应用铺路,比如检查大型建筑结构的隐患。”

研究团队下一步将改进装配系统,并与合作伙伴一起验证其有效性和工业应用潜力。

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