具身智能机器人的鼻子：和电现象有关的电子鼻

人类是靠上鼻道的粘模部分嗅出物质的气味，分辨出周围物质的化学成分。在人的 鼻子里这个只有5cm² 的粘模区域上，分布着500多万个嗅觉细胞。嗅觉细胞受到物质 的刺激后，产生的神经脉冲会传送到大脑，从而产生嗅觉。人的鼻子相当灵敏，就算在 1000ml 水中放进250亿分之一的乙硫醇(一种具有异常臭味的化学物质),鼻子也能够闻 出来。

服务机器人的“鼻子”实际上是一部十分精密的气体分析仪。我国就成功地研制出 了一种嗅敏仪，它不仅能嗅出40多种气体，还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死 亡的煤气(一氧化碳)。利用各种原理制成的气体自动分析仪已经有很多种类，现在广泛 地应用于检测各种毒气，分析气体成分，监察环境等方面。这些气体分析仪的工作原理 都和电现象有关，所以人们把它们叫做“电子鼻”。把“电子鼻”和计算机组合起来就可以 做成服务机器人的“鼻子”(嗅觉系统或气体分析仪)。下面介绍几个服务机器人“鼻子” 的实例。

以色列理工大学化学工程系的霍萨姆 · 海克教授及其研究小组开发出了一种纳米 “电子鼻”,只需检测患者呼出的气体即可以发现癌症和肾衰竭等疾病，从而可以用作医 疗诊断服务，为这些疾病的早期防治开辟一条新的途径。他们开发的是一种利用呼气微 粒检测癌症的新型呼气检测技术，其核心部分是一个嵌入了金纳米颗粒的碳基感应器。 当患者对感应器进行呼气时，呼气中的颗粒会积聚在碳层中，感应器膨胀推动金纳米颗 粒相互接近，从而改变了薄膜的阻抗。而每种颗粒均具有d特的阻抗效应，可以通过感应器的电流变化来进行测量。用户可以在设备的显示板上看到一个指数，该指数表明某 人是否健康或罹患癌症。虽然呼气微粒分析法对于癌症诊断来说并不是一个新工具，但 此次发明的新方法次实现了无须预先处理患者呼出的气体即可以检测出癌症。

德国波恩大学的研究人员开发了一种能“嗅”出违禁品的警用机器人(“电子鼻”),用 来替代警犬侦缉毒品和爆炸物。因为警犬检查违禁物品需要经过长时间的特殊训练，而 且警犬也有生老病死的问题。因此，波恩大学研制出了这种警用机器人，它可以“嗅出” 微量三过氧化三丙酮，这种化学物质的爆炸力不逊于TNT 炸药。该警用机器人是石英 晶体微天平技术的一种具体应用，它可以利用石英晶体的压电效应对电极表面微小质量 变化进行测量。这种微天平金属电极表面的吸附膜具有高度的选择性，能捕获空气中某 种特定违禁品的分子。