蝗灾，包含数百万只昆虫，飞过天空攻击庄稼，但在这些庞大的蜂群中，个体昆虫不会相互碰撞。一个工程师团队正在创建一种低功耗碰撞检测器，该检测器可以模拟蝗虫避让反应，以帮助机器人、无人机甚至自动驾驶汽车避免碰撞。 蝗虫使用一个名为 Lobula Giant Movement Detector (LGMD) 的特殊神经元来避免碰撞。神经元接收两个不同的信号。第一个是接近蝗虫的图像，落在躲避的蝗虫的眼睛上。入侵的蝗虫越接近，图像就越大，这个激励信号就越强。另一个输入是入侵蝗虫相对于躲避蝗虫的角速度变化。因为神经元有两个分支，蝗虫计算这两个输入的变化，意识到有东西要发生碰撞，所以躲避的蝗虫改变了方向。

研究人员开发了一种可穿戴技术，即使环境温度发生变化，也可以将佩戴者隐藏在夜视镜等热量检测传感器的影响下。该技术可以在短短几分钟内适应温度变化，同时让佩戴者保持舒适。 该设备的表面可以快速冷却或加热以匹配环境温度，从而伪装佩戴者的体温。表面可以在不到一分钟的时间内从 10 到 38 °C（50 到 100.5 °F）。同时，内部保持与人体皮肤相同的温度，使佩戴者感到舒适。无线设备可以嵌入到诸如臂章之类的织物中；更高级的版本可以当夹克穿。 为了制造该设备，该团队使用了一种类似于蜡但具有更复杂特性的相变材料。该材料的熔点为 30 °C（约 86 °F），与人体皮肤表面温度相同。如果设备外部的

以无损方式获取物体内部的三维结构信息一直具有挑战性。最常见的方法是传统的计算机断层扫描 (CT)，其中对象围绕一个轴旋转，或者 X 射线源和检测器围绕对象旋转。然后使用计算算法确定对象结构。这将应用程序限制在对象和对象内部结构在执行扫描所需的时间段内不发生变化的情况下。此外，分辨率由X射线源和探测器特性决定。 一种新的 3D X 射线成像仪结合了两种不同的硬件部件。第一种是与被调查对象相比，景深较小的 X 射线光学器件。反射式 Wolter 型 X 射线光学器件就是这样一种设计。这些中空光学器件具有较大的收集效率，可以设计成大视场。焦深是沿成像方向解析特征的距离，对于这些光学器件来说相对较小

紧凑型高光谱条纹投影仪 (HSP) 结合了 HSP、单色传感器阵列和复杂的编程，为用户提供更完整的物体形状和组成图。它实时捕获图像中的四维信息——三个空间和一个光谱。 HSP 从便携式 3D 成像技术（例如智能手机中的面部识别系统和游戏系统中的身体跟踪器）中获得灵感，并增加了一种从捕获的每个像素中提取广谱数据的方法。压缩后的数据被重构为具有光谱信息的 3D 地图，该地图可以包含数百种颜色，不仅可以显示物体的形状，还可以显示物体的材料成分。 常规 RGB（红、绿、蓝）相机提供三个光谱通道；然而，高光谱相机在许多通道中提供光谱。 HSP 同时对深度和高光谱测量进行编码，允许使用单色相机而不是类

谁 尚未表现出任何感染迹象的人很容易将 COVID-19 传播给他人。病毒携带者可能感觉很好，并带着病毒去上班、去家人家里或参加公共聚会。一项可以快速识别尚未出现症状的人的感染情况的家庭测试可以显着减少受感染的人数。 什么 RapidPlex 测试将多种数据与低成本传感器相结合，通过快速分析少量唾液或血液（无需医疗专业人员参与），在不到 10 分钟的时间内在家中诊断 COVID 感染，并且将数据发送到用户的手机。无线传感器可检测到血液、唾液或汗液中含量极低的特定化合物。它们由石墨烯制成，石墨烯是一种片状碳。用激光蚀刻的塑料片产生具有微小孔隙的 3D 石墨烯结构。这些孔在传感器上产生了大量的

一种柔软、可穿戴的机器人上肢外骨骼服装旨在主动控制肩部和肘部，既能将肢体定位在特定方向，又能通过所需运动控制肢体。本发明旨在为患有神经损伤（例如外伤性脑损伤、中风）的患者提供有效的上肢运动康复。 由于其便携式、电池兼容的设计，NASA 的服装允许在临床环境之外（包括在家中）进行特定任务和密集的运动练习——这是康复的重要组成部分。除了上肢运动康复之外，该技术还可能在人类性能增强方面得到应用，包括在未来的宇航服设计中。 NASA 的机器人设备是“即插即用”的——它包括实现增强肢体运动所需的所有必要电子设备、驱动器、软件和传感器。该服装的设计使得人机界面可以在整个躯干上分配负载，从而最大限度地提

Andrei Kolmakov 博士和美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的一组研究人员开发了一种使用电子束 3D 打印液体中微小凝胶结构的方法——这种方法以前仅限于固体。 博士。安德烈·科尔马科夫： 我们正在进行的项目之一是在不寻常的环境中使用电子显微镜。电子显微镜通常在真空中工作。有许多过程，例如，在电池、催化和半导体行业中，您想要查看处于高压气体或液体环境中的物体。电子显微镜很难做到这一点，因为它不会深入到致密的材料中。 技术简介： 是什么让你对这个项目感兴趣？ 作为我们研究的一部分，我们正在研究为不同应用开发电子成像能力的技术。有一次，在材料研究协会 (MRS) 的一次

在过去的二十年里，国际空间站 (ISS) 上的宇航员以其他任何地方都无法做到的方式开展科学工作。国际空间站在地球上方约 250 英里的轨道上运行，是唯一可用于长期微重力研究的实验室。 在过去的 20 年里，空间站支持了无数的发现、科学创新、独特的机遇和历史性的突破。这项研究不仅有助于我们探索更远的太空，也有益于地球上的生命。 以下是人类在国际空间站工作 20 年来取得的重大科学突破。 基础疾病研究 阿尔茨海默病和帕金森病、癌症、哮喘和心脏病——如果这些疾病中的任何一种影响了你的生活，空间站研究也会影响你。微重力研究为研究这些疾病的科学家提供了新的见解。没有地球引力的干扰，阿尔茨海默病的

长期以来，电动直线推杆通过自动化重复、肮脏或危险的任务来提供符合人体工程学的好处。最近，将车载智能集成到电动执行器中已将其对人体工程学的贡献提升到了一个新的水平。数字电机控制、位置反馈、同步和实时监控等智能功能使应用自动化变得更加容易，从而提高工作场所的舒适度、安全性和效率。 数字电机控制 传统的执行器通常依赖于大型、低功率继电器或独立控制器来扩展、缩回或停止执行器。使用板载电子设备管理电源可以将开关或触点的电流从 20 A 降低到 22 mA 以下，从而实现更简单、更便宜的系统设计。操作员可以通过简单的控制来运行和更改执行器方向。 想象一个工作空间，工作人员在其中处理重量超过 100 磅

从监控远程设备中获得的数据对于任何工业过程的功能都至关重要。通常，这些数据由监控和数据采集 (SCADA) 控制系统处理，通常通过总线、星形或树形拓扑结构上的以太网和 TCP/IP 网络。工业物联网 (IIoT) 系统通常在不断扩充，在某些情况下会取代这些旧系统，以允许连接到网关的节点无线网络返回到云端，以进行更复杂的数据处理和分析。无论使用有线还是无线技术，这些过程中使用的底层传感器都为评估和分析工厂设备所需的数据提供了基础。 本文提供了工业机器健康和资产监控应用的鸟瞰图，并概述了一些常用的传感器技术。 工业物联网中的机器健康和资产监控应用 远程工业机器健康和资产监控应用跨越了广泛的垂直

随着制造设施变得更加自动化，机器人正在发挥更大的作用。虽然协作机器人和其他机器人系统可以帮助人类工人，但仍有许多关于成本、安全和其他因素的问题有待回答。 动态设计 向机器人行业领导者小组提出了其中一些问题。 我们的执行小组由 Festo SE 首席技术官 Frank Melzer 博士组成； Scott Summerville，三菱电机自动化总裁兼首席执行官； Omron Automation Americas 营销副总裁 Mark Sadie； OnRobot 首席执行官 Enrico Krog Iversen；以及优傲机器人产品管理和营销副总裁 Jim Lawton。 运动设计： 协作

一项新的研究证实了由洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家开创的天然气泄漏检测工具的成功，该工具使用传感器和机器学习来定位油气田的泄漏点，有望在广阔的自然天然气基础设施。 “我们的自动泄漏定位系统可以快速发现气体泄漏，包括来自故障基础设施的小泄漏。与目前修复气体泄漏的方法相比，它还降低了成本，这些方法是劳动密集型、昂贵且缓慢的，”首席科学家 Manvendra Dubey 说。 “我们的传感器在检测甲烷和乙烷方面的灵敏度优于竞争技术。此外，我们的神经网络可以耦合到任何传感器，这使得我们的工具非常强大，并将实现市场渗透。” 自主、低成本、快速泄漏检测系统 (ALFaLDS) 旨在发现甲烷（一种强效温室

场效应晶体管 (FET) 是现代电子产品（例如集成电路、计算机 CPU 和显示器背板）的核心构建块。与硅等无机对应物相比，有机场效应晶体管（OFET）具有灵活的优势。 OFET 具有高灵敏度、机械柔韧性、生物相容性、性能可调性和制造成本低等优点，在可穿戴电子设备、保形健康监测传感器和可弯曲显示器等新应用中具有巨大潜力。想象一下可以卷起来的电视屏幕；或贴近身体佩戴的智能可穿戴电子设备和衣服，以收集重要的身体信号以进行即时生物反馈；或由无害有机材料制成的微型机器人，在体内工作，用于疾病诊断、靶向药物运输、微型手术和其他医疗应用。 到目前为止，OFET 增强性能和大规模生产的主要限制在于难以将其

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员发明了一种微型超导温度计，具有很大的应用潜力，例如监测超导量子计算机中处理器芯片的温度，该计算机必须保持低温才能正常工作。 温度计测量的温度低于 1 开尔文（负 272.15°C/负 457.87°F），低至 50 毫开尔文 (mK) 和可能的 5 mK。它比传统的芯片级低温温度计更小、更快、更方便，可量产。 该技术是 NIST 用于望远镜相机的定制超导传感器的衍生产品。新的温度计尺寸仅为 2.5 x 1.15 毫米，可以嵌入或粘贴到另一个低温微波设备中，以便在安装在芯片上时测量其温度。研究人员使用温度计演示了对超导微波放大器加热的快速、准

诺丁汉大学的研究人员破解了如何使用墨水 3D 打印具有有用特性的新型电子设备的难题，例如将光转化为电能的能力。他们的研究表明，可以喷射含有石墨烯等二维材料微小薄片的墨水，从而将这些复杂定制结构的不同层构建并网格在一起。 使用量子力学建模，研究人员还确定了电子如何穿过二维材料层，以完全了解未来如何修改设备。 石墨烯通常被描述为“超级材料”，于 2004 年首次被创造出来。它具有许多独特的特性，包括比钢更坚固、高度灵活以及有史以来最好的导电体。像石墨烯这样的二维材料通常是通过依次剥离单层碳原子（排列成平板）制成的，然后用于生产定制结构。然而，生产层并将它们组合以制造复杂的类似三明治的材料一直很

谁需要制造商提供的传感器？华盛顿大学的研究人员为他们的无人机配备了自然界最好的探测器之一：飞蛾天线。 华盛顿大学博士生 Melanie Anderson 说：“大自然真的把我们人造的气味传感器从水中吹了出来。” ，被称为“嗅觉直升机”的飞行器的首席研究员。 “通过使用带有 Smellicopter 的实际飞蛾天线，我们能够获得两全其美：生物有机体在机器人平台上的灵敏度，我们可以控制它的运动。” 带电天线响应化学信号，使飞行器能够导航到特定的气味。该团队将天线传感器添加到开源手持式商用四轴飞行器 平台，以及两个后部塑料鳍片，以产生阻力并保持无人机朝向上风。 安德森和其他研究人员转向

来自奥肯那根的不列颠哥伦比亚大学 (UBC) 的研究人员改进了飞机冰传感器的实时响应。借助嵌入式天线，增强型传感器现在可以立即识别两种关键的航空数据：冰的堆积和融化速度。 目前，飞机上的结冰检测通过以下两种方式之一进行：使用老式的眼睛检查或阻抗感应。阻抗传感需要积聚并融化沉积的冰才能被检测到。 根据首席研究员兼 UBC 助理教授 Mohammad Zarifi 的说法，UBC 系统消除了对视觉确认的依赖，也不再需要液态水来感知结冰。 Zarifi 告诉 Tech Briefs：“这可以在飞行员肉眼确定是否存在冰之前进行检测。” . （在下面的视频中，了解格伦研究中心如何使用摄像头检查积

如果不经历复杂的薄膜制造过程，在毫米波频率下表征微带超导薄膜是很困难的。此表征包括以百万分之 10100 (ppm) 的分辨率测量欧姆损耗。 通常，表征微带超导薄膜使用天线耦合辐射热计作为超导薄膜结构的一部分。辐射热计是通过加热具有与温度相关的电阻的材料来测量入射电磁辐射的组件；然而，这个过程是不利的，因为嵌入式探测器，如辐射热计，使超导薄膜的制造过程更加困难。这个过程还需要各种毫米波元件，使薄膜制造更加复杂。此外，对超导薄膜进行表征需要定制设备，并且可能因制造工艺而异。 微带电路和材料表征系统可以使用矢量网络分析仪（VNA）测量毫米波频率下的超导薄膜欧姆损耗，该分析仪测量薄膜网络参数的幅

美国宇航局戈达德太空飞行中心负责测量大气臭氧（一种重要的污染物和温室气体）的工程师发现，现有的光学仪器不足以满足他们的性能要求。具体而言，当前系统不具备以快速时间分辨率进行低浓度测量所需的精度。 他们开发了一种技术，该技术利用腔增强吸收光谱 (CEAS) 和简单且廉价的光学和电气设计来克服这些限制并实现高质量的臭氧测量。使用CEAS开发的仪器灵敏度超过市售仪器，性能与复杂化学发光仪器相当。 该技术利用了臭氧对紫外线 (UV) 特定波长的强吸收。为了进行测量，紫外光投射通过一个由高反射镜包围的单元。这些镜子通过诱导光在细胞内来回反射来增加细胞的路径长度，从而增加细胞内臭氧吸收的可能性。最后，

COVID-19 正在改变室内空间的使用方式，给管理这些空间的人带来挑战，从家庭到办公室和工厂。在这些挑战中，最重要的是供暖和制冷——美国家庭和商业建筑中最大的能源消耗者。需要更智能、更灵活的气候控制，让人们在无需加热和冷却整个空建筑物的情况下保持舒适。 研究人员开发了一种解决方案，可以提供更高效、更个性化的舒适度，完全消除壁挂式恒温器。人体自主恒温器 (HEAT) 将热像仪与 3D 摄像机配对，通过跟踪他们的面部温度来测量居住者是热还是冷。然后，它将温度数据输入到预测模型，该模型将其与居住者的热偏好信息进行比较。 HEAT 决定了以最少的能量消耗让最多的住户感到舒适的温度，有效且高效地维