蝾螈机器人使用“脊髓”移动

2017-12-28 22:01:08

道格拉斯福克斯(图片来源:AHerzog / Biologically Inspired Robotics Group,EPFL)瑞士和法国的研究人员开发了一种机器人蝾螈,它具有控制其行走和游泳的电动“脊髓”他们声称,它可能是由人工神经系统协调运动的机器人的先驱轮式机器人通常由一组编程的命令控制但是,设计用于步行,游泳或跑步的编排机器人是一项更艰巨的任务 “每次一只脚撞击或离开地面,动力都会发生变化,”美国伊利诺伊州一家名为Iguana Robotics的公司总裁安东尼刘易斯说 “工程师使用的标准方法对此非常困难,”因为计算很快变得非常复杂因此一些机器人研究人员开始模仿生物学在动物中,步行,游泳,跑步和爬行的机制都由脊髓中的神经元簇协调,称为中央模式发生器这些CPG产生驱动不同肌肉的神经脉冲,使得它们以产生跑步或行走运动的方式有节奏地收缩,这取决于脉冲的模式这种基本的协调不需要大脑,这就是为什么一只鸡即使在头部被移除后也能跑来跑去的原因然而,来自大脑的简单信号可以指示CPG在不同模式之间切换,从静止不动到游泳或步行虽然机器人专家希望模仿运动之间的平滑过渡,但生物学家开始破译其运作方式通过移除大部分蝾螈的大脑并用电刺激脊髓,研究人员已经能够使两栖动物的身体像游泳一样蠕动如果它们略微降低脉动强度,则动物突然转变为步行运动现在,由瑞士洛桑联邦理工学院的Auke Ijspeert领导的团队已经建造了一个由人工脊髓和CPG控制的长米蝾螈机器人,其工作方式相同这两个组件控制每个机器人段的相对运动在日内瓦湖进行的测试中,机器人在进入水中后迅速从步行转为游泳蝾螈机器人还没有传感器来判断它是在陆地上还是在水中团队成员必须通过遥控器触发转换 “我们无线发送的信号非常类似于大脑上部发送到真实动物脊髓的信号,”Ijspeert说他的团队是目前正在研究模拟CPG机器人的少数团队之一例如,刘易斯正在开发一种使用这种控制机制的人形机器人美国波士顿东北大学的Joseph Ayers开发了使用简单CPG的七鳃鳗和龙虾机器人美国亚特兰大佐治亚理工学院的机器人专家罗纳德·阿金说,可以步行和游泳的机器人可以为军队带来明显的价值他说: