本文转自：科技日报
科技日报采访人员 李禾
如果看到虫子 ， 先别急着拿拖鞋打 ， 因为那可能是一只被改造过的“机器昆虫” 。

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昆虫拥有令人惊叹的运动、弹跳和飞行能力 ， 许多科学家从昆虫的生理机制中汲取灵感 ， 已经开发出不少仿生机器人 ， 例如Festo的蝴蝶机器人、仿生蚂蚁等 。这些仿生机器人致力于模仿动物的生理机制 ， 但其实还有一种更高效的方式 ， 那就是直接以生物为基础打造机器人 。
新加坡南洋理工大学的团队早在2015年就对“半机器半昆虫”进行研究 ， 研发出了世界上最小的机器昆虫 。他们给活体甲壳虫背上“电子背包” ， 通过刺激甲壳虫的触须或肌肉控制它们行走或飞行 ， 并且不会影响昆虫的寿命 。

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然而 ， 完全控制甲虫飞行并不是易事 ， 需要激活多个飞行肌肉的能力 。南洋理工大学和德国弗莱堡大学近期在期刊《类生命系统》（Cyborg and Bionic Systems）发表了最新研究 ， 证明了甲壳虫的翼下肌肉对于飞行时的俯仰和偏航、翅膀的阻力与升力等具有关键作用 ， 这个发现可以让机器甲壳虫的飞行具有更复杂的机动性 ， 例如悬停、栖息和扫视 。

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研究人员使用了一种大型的花甲虫 ， 即乌干达角金龟作为实验对象 ， 它具有敏捷的飞行能力 ， 坚固的硬壳可保护自己免受碰撞 ， 也能承受“电子背包”的负载 。

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“电子背包”由一个小型的微控制器、九轴IMU、接收和发送器组成 ， 微型I/O接头可以连接电极 ， 整个设备由微型锂电池供电 ， IMU用于测量方向和运动 。这个背包重1.6g左右 ， 几乎不会影响甲壳虫的飞行速度 。

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在飞行中 ， 甲壳虫主要使用三种肌肉来控制翅膀的运动学：基底、翼下和第三腋下巩膜 (3Ax) 肌肉 。在之前的研究中 ， 通过刺激甲壳虫的基底肌肉和3Ax肌肉 ， 已经实现了对甲壳虫转向控制 ， 但对翼下肌肉的研究尚未开展 。

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从解剖学上讲 ， 翼下肌肉的收缩会压低甲壳虫的翅膀后缘 ， 从而增加翅膀的旋转角和迎角 ， 导致翅膀产生的推力减少和升力增加 ， 这种变化可以改变身体角度 。
于是 ， 研究人员在甲壳虫的翼下肌肉中植入电极 ， 再让它背上“电子背包” ， 将背包与电脑进行无线连接 ， 就可以远程发送指令 ， 产生电刺激信号 ， 作用于翼下肌肉 ， 甲壳虫就能乖乖地改变飞行方式 。

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