蝗虫启发碰撞探测器增强机器人车辆安全
数百万蝗虫群飞越天空袭击农作物但个体蝗虫群内从不碰撞。工程师团队创建低功耗碰撞探测器模仿蝗虫规避响应,帮机器人、无人机、甚至自动驾驶汽车避免碰撞。
蝗虫用单个特化神经元——叶状体巨大运动探测器(LGMD)避免碰撞。神经元接收两不同信号。一是入侵蝗虫图像落在规避蝗虫眼上。入侵者越近图像越大、兴奋信号越强。另一输入是入侵蝗虫相对规避蝗虫角速度变化。因神经元两分支,蝗虫计算两输入变化意识到将碰撞,规避蝗虫改变方向。
研究者用单层钼硫化物作光电探测器开发紧凑纳米级碰撞探测器。将光电探测器置于可编程浮栅存储器架构顶部,仅用极少能量模仿蝗虫神经元响应。
蝗虫速度2-3英里/小时,百毫秒级决策改向。决策用非线性数学和微乎其微能耗。这种快速反应和低能耗对机械化碰撞探测器有吸引力。自动驾驶汽车现用探测器又大又重——研究者探测器2秒响应。也非全能探测器,钼硫化物基传感器任务专用,但因极小极低能耗可接受。
光电探测器响应来袭物体导致器件电流增——兴奋信号;底层可编程存储器堆栈恒导致电流减——抑制信号。物体靠近时兴奋信号叠加抑制刺激,引起器件电流非单调变化,模仿蝗虫LGMD神经元逃逸响应。新装置能探测多种物体不同速度潜在碰撞。
研究者仅测试直线碰撞路径物体;仍需优化额外情况响应。
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