美科學家從蝗蟲取經,研發自駕車防撞感測器

作者 | 發布日期 2020 年 10 月 06 日 15:57 | 分類 尖端科技 , 機器人 , 汽車科技 Telegram share ! follow us in feedly


自動駕駛技術如火如荼發展,而為使自駕車、無人機或移動機器人有敏銳的防碰撞能力,賓夕法尼亞州立大學(Pennsylvania State University)研究團隊開始借鑑「蝗蟲」特殊的感測能力,藉由研究蝗蟲獨有的迴避反應,研發可用於自駕車、無人機等的低功耗碰撞感測器。

研究團隊指出,蝗蟲體內有種特殊的神經元,稱為小葉巨型動作感測器(LGMD),這也是蝗蟲成群結隊飛行時,不易彼此碰撞的關鍵。如果蝗蟲需要探測群體每隻蝗蟲的動作,大腦會接收過多刺激,為此蝗蟲演化出探測機制,僅辨認可能干擾飛行的物體,然後再經由視覺神經傳輸,傳送至小葉巨型動作感測器的神經元。

小葉巨型動作感測器作用之下,當一隻蝗蟲(蝗蟲 A)飛行,若有另一隻蝗蟲(蝗蟲 B)靠近,那 B 的影像會映射在 A 的眼睛裡,若 B 靠越近,A 激發神經元的訊號就會越強,接著會分析 B 相對 A 的角速度變化,避免閃避時發生碰撞。

基於這項研究,賓夕法尼亞州立大學研究團隊研發一種基於單層二硫化鉬的光感測器,並將此一感測器放置在可編程的電路;光電檢測器會響應即將到來的物體(刺激訊號)而導致裝置電流增加,底層的可編成設計電路則會減小電流(抑制刺激訊號)。換言之,當物體接近時,此刺激訊號會添加到抑制刺激,導致設備電流發生變化,藉此模擬蝗蟲飛行時的 LGMD 神經元的逃逸反應。

賓夕法尼亞州立大學工程科學與力學助理教授 Saptarshi Das 表示,雖然蝗蟲只能避免與其他蝗蟲發生碰撞,但是賓夕法尼亞州立大學的設備可檢測各種物體以不同速度發生的潛在碰撞。就像蝗蟲,研究的感測器要在短短數百毫秒內就能有反應,這種快速的反應時間,加上低功耗,使得該檢測器非常適合用於自駕車等碰撞偵測。

不過相較於蝗蟲,自駕車還不光要躲避車,還要偵測行人、路障等其他物體,這也是研究未來的挑戰,因此研究人員除了直接在碰撞路徑的物體測試,也需要針對其他情況優化。蝗蟲感測器距離商用化,仍有很長一段路要走。

(首圖來源:賓夕法尼亞州立大學