“蜘蛛侠感官”可以使机器“看得”更清楚!

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  如果无人机和自动驾驶汽车具有蜘蛛侠那种令人兴奋的““蜘蛛侠的感官”?普渡大学机械工程助理教授Andrees Arita说:“他们实际上可以更好地检测和躲避物体,因为它们可以更快地处理感官信息。”

更好的传感能力将使无人机能够在危险环境中航行,并使车辆能够防止由人为错误引起的事故。目前,最先进的传感器技术还不够快,无法处理数据,但大自然已经这样做了,研究人员不必创建放射性蜘蛛来给自主机器提供超级英雄的感知。

相反,普渡大学的研究人员根据蜘蛛,蝙蝠,鸟类和其他动物的灵感创造了传感器。对蜘蛛的实际感知是与称为机械受体的特殊神经元相连的神经末梢。神经末梢(机械受体)仅检测和处理对动物存活至关重要的信息。数据,它会过滤掉它所需要的东西。许多生物力学传感器根据阈值(例如压力或温度变化)过滤数据 - 即从环境接收的信息。

研究人员正在无人机和汽车的外壳上安装蜘蛛传感器,以便更好地检测物体。图片:TaylorCallery

例如,蜘蛛的毛茸茸机械感受器位于其腿上。当蜘蛛网以与猎物或配偶相关的频率振动时,机械感受器检测到它,在蜘蛛体内产生反射,然后迅速作出反应。机械传感器无法检测到较低的频率,例如蜘蛛网上的灰尘,因为这对蜘蛛的存活并不重要。其想法是将类似的传感器直接集成到自动机壳中,例如飞机机翼或汽车车身。设计成受蜘蛛毛启发的机械传感器可以定制以检测预定的力。在现实生活中,这些力量将与自主机器需要避免的特定物体相关联。

但是他们开发的传感器不仅可以以非常快的速度感应和过滤,而且可以计算,而且不需要电源。硬件和软件之间没有区别。所有这些都是相互关联的。传感器的作用是解释数据。并收集和过滤数据。在自然界中,一旦特定水平的力激活与毛状机械传感器相关的机械接收器。这些机械感受器通过从一种状态切换到另一种状态来计算信息。普渡大学的研究人员与南洋科技大学和新加坡ETHZurich合作:

设计了相同的传感器,这些开关用于解释信号,智能机器将根据这些传感器计算的结果做出反应。这些人工机械传感器由于其高硬度而能够非常快速地进行感测,过滤和计算。传感器材料设计用于在外力的作用下快速改变形状。形状的改变导致材料内部的导电颗粒彼此接近,允许电流通过传感器并携带信号。该信号告诉自治系统应该如何响应。借助机器学习算法,这些传感器可以训练成以最小的能耗自主工作,并且制造各种尺寸的传感器都没有障碍。