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机器人七鳃鳗展示了两个神经系统如何比一个更好

作者: bjrobot 时间:2021-11-26 来源:未知
摘要:AgnathaX 机器人在利用其模拟的中枢和外周神经系统时游得最好 Kamilo Melo, BIOROB-EPFL 虽然我们以前见过像鳗鱼一样的游泳机器人,但它们往往只是简单地复制其生物对应物的动作。 AgnathaX 是不同的,因为它利用模拟的中枢和外周神经系统来获得更强大的性能


AgnathaX 机器人在利用其模拟的中枢和外周神经系统时游得最好   Kamilo Melo, BIOROB-EPFL

虽然我们以前见过像鳗鱼一样的游泳机器人,但它们往往只是简单地复制其生物对应物的动作。 AgnathaX 是不同的,因为它利用模拟的中枢和外周神经系统来获得更强大的性能。

受到蜿蜒的七鳃鳗鱼的启发,AgnathaX 是由瑞士 EPFL 大学、日本东北大学、法国 Institut Mines-Télécom Atlantique 和加拿大舍布鲁克大学的科学家合作开发的。 它旨在探索动物的中枢和外周神经系统对运动的贡献方式。

过去,一些科学家假设中枢神经系统(大脑和脊髓)主要负责,因为它产生的信号以有节奏的模式移动动物的腿、鳍或翅膀。 然而,其他人认为周围神经系统(将身体四肢连接到大脑的神经)发挥了更大的作用,因为运动肢体中的神经产生了保持节奏的反馈信号。

事实上,这两个神经系统对运动都很重要,AgnathaX 已经帮助证明了这一点。

铰接式机器人由 10 个相连的部分组成,每个部分都包含一个电机,起到真正的七鳃鳗肌肉的作用。 机载微处理器充当中枢神经系统,通过顺序激活电机以产生波动的游泳运动。 位于每个节段两侧的力传感器通过感应节段移动时水对节段的压力来模拟周围神经系统。 在真正的七鳃鳗中,皮肤中的压力敏感细胞也有同样的作用。


Kamilo Melo 博士和 AgnathaX 在 EPFL 游泳池

使用运动跟踪系统来分析机器人游过水池时的动作时,研究人员发现,当两个神经系统协同工作时,它的表现最佳。 也就是说,当科学家切断某些节段之间的通信(模拟脊髓损伤)时,力传感器提供的反馈仍然足以维持整体游泳运动模式。 当这些传感器被禁用时,机器人还能够继续游泳,完全依靠其“大脑”产生的节奏。

EPFL 的 Kamilo Melo 博士说:“通过利用中央和外围组件的组合,机器人可以抵抗更多的神经中断并保持高速游泳,这与只有一种组件的机器人相反。” 该研究论文的作者。 “我们还发现,机器人皮肤中的力传感器,以及机器人身体和水的物理相互作用,为产生和同步运动所需的有节奏的肌肉活动提供了有用的信号。”

现在希望该团队的发现可以导致更强大的机器人——用于搜索和救援或环境监测等应用——甚至改进人类脊髓损伤的治疗方法。

资料来源:EPFL

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