研制动物机器人突破能源瓶颈
能源问题一直成为当今世界机器人研究领域的“瓶颈”难题,机器人本身携带的能量与其体积成正比,小型机器人所携带的能源有限,这就制约了小型机器人的应用范围和研发空间。怎样让小型或微型机器人不受能源的制约,突破机器人能源的“瓶颈”?苏学成教授把眼光转向了动物。
1999年,苏教授提出用动物来替代机电机器人的研究,2002年获得了国家自然科学基金委5万元的资金支持,苏教授将以前项目研究中节余出来的经费也投入到动物机器人的研发中。在超过规定的一年时间一个月后,我国首只“机器人鼠”终于在山东科技大学机器人研究中心诞生。经过专家鉴定,“机器人鼠”达到国际先进、国家领先水平。“机器人鼠”通过安置在鼠身体上的微电极,由计算机给出指令刺激其神经核团,控制鼠的运动,从而使鼠能够根据人的意志进行活动,成为“机器人鼠”。
然而“机器人鼠”由于鼠天生胆小,在实际应中中作用并不大。怎样让动物机器人有更大的活动范围和应用空间?苏学成教授苦苦思索着。突然,一只在天空中翱翔的鸟引起了他的极大兴趣,“机器人鸟”这一概念象火花一样在他的脑海中迸发。鸟飞行速度快,适应性广,贴近实际要求。最终,家鸽进入了苏教授的视野。鸽子从其解剖、生理、神经等资料比较齐全,可借鉴资料多,就从鸽子入手。
有了“机器人鼠”的理论研究基础,“机器人鸟”的研究就水到渠成。经过一年多的反复研究和实验,2006年底,世界首只“机器人鸟”终于在苏学成所在的课题组诞生了。一组由8根微电极接入鸽子的脑中,用牙科石膏进行固定,插上刺激发生器,原本四处飞翔的家鸽立即变成了受人控制的机器鸟。
在计算机的控制下,鸽子可以按照人为的指示实现起飞、盘旋、左转、右转、前进等特定动作。“机器人鸟” 与“机器人鼠”相比应用范围则更加广泛,在搜救、探测、空中摄影、投递以及许多人类无法到达区域的探查,甚至在国防安全方面都具有重大意义。
虽然“机器人鸟”的研制已经取得初步成果,但离实际应用还有一段距离。因为,“装备”在鸽子身上的电极、石膏以及刺激发生器的体积还比较大、重量也较重,对鸽子的正常活动还产生一些影响,苏教授和他的课题组正在考虑将这些“装备”纳入一个芯片中,植入鸽子的大脑,使其外观与正常鸽子无异。
40多年的科研生涯,累累科研成果,并没有使年近古稀的苏学成教授停止科研的步伐。如今,山东科技大学的机器人研究室已从当初的一间陋室发展为一栋研究大楼。在3楼的一间办公室内,每晚的灯光一直亮到整栋楼最后一个熄灯,苏学成教授仍在苦苦思索着未来的机器人。

图为世界首只“机器人鸟”的主要发明研制者苏学成教授(摄影:俞方平)