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據(jù)外媒報(bào)道，雖然研究人員此前已開(kāi)發(fā)出類(lèi)似鰻魚(yú)的游泳機(jī)器人，但它們往往只是簡(jiǎn)單地復(fù)制其生物對(duì)應(yīng)物的動(dòng)作。AgnathaX機(jī)器八目鰻則不同，它利用模擬的中樞和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的性能。
受八目鰻啟發(fā)，AgnathaX是由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)、日本東北大學(xué)、法國(guó)Mines-Télécom Atlantique研究所和加拿大謝布克大學(xué)的科學(xué)家合作開(kāi)發(fā)的。它的設(shè)計(jì)是為了探索動(dòng)物的中樞和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)方式。
過(guò)去，一些科學(xué)家推測(cè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)(大腦和脊髓)應(yīng)負(fù)主要責(zé)任，因?yàn)樗a(chǎn)生的信號(hào)可以有節(jié)奏地移動(dòng)動(dòng)物的腿、鰭或翅膀。然而，其他人則認(rèn)為，周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)(連接身體四肢和大腦的神經(jīng))發(fā)揮了更大的作用，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的四肢中的神經(jīng)產(chǎn)生了反饋信號(hào)，使節(jié)奏持續(xù)。
事實(shí)上，兩個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)都很重要，AgnathaX已經(jīng)幫助證明了這一點(diǎn)。該鉸接式機(jī)器人由10個(gè)相連的部分組成，每個(gè)部分都包含一個(gè)馬達(dá)，扮演著真正的八目鰻肌肉的角色。一個(gè)板載的微處理器作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)，依次激活馬達(dá)，以產(chǎn)生起伏的游泳運(yùn)動(dòng)。位于每個(gè)節(jié)段兩側(cè)的力傳感器模擬外圍神經(jīng)系統(tǒng)，通過(guò)感知水在節(jié)段上移動(dòng)時(shí)的壓力大小。在真正的八目鰻中，皮膚中的壓力敏感細(xì)胞也起到同樣的作用。
當(dāng)利用運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)分析機(jī)器人在水池中游泳的動(dòng)作時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)一起工作時(shí)，機(jī)器人的表現(xiàn)較好。也就是說(shuō)，當(dāng)科學(xué)家們切斷了一些節(jié)段之間的通信(模擬脊髓病變)，力傳感器提供的反饋仍然足以維持整體的游泳運(yùn)動(dòng)模式。當(dāng)這些傳感器被禁用時(shí)，機(jī)器人也能夠保持游泳，完全依靠其“大腦”產(chǎn)生的節(jié)奏。
該研究論文的共同作者、EPFL的卡米洛-梅洛博士說(shuō)：“通過(guò)利用中央和外圍組件的組合，機(jī)器人可以抵御更多的神經(jīng)干擾，并保持高速游泳，而不是只用一種組件的機(jī)器人。我們還發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人皮膚中的力傳感器，以及機(jī)器人身體和水的物理相互作用，為產(chǎn)生和同步運(yùn)動(dòng)所需的有節(jié)奏的肌肉活動(dòng)提供了有用的信號(hào)。”
現(xiàn)在，人們希望該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)能夠?qū)е赂鼜?qiáng)大的機(jī)器人--用于搜索和救援或環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用--甚至改進(jìn)對(duì)人類(lèi)脊髓損傷的治療。
這篇論文最近發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。
(原標(biāo)題：科學(xué)家開(kāi)發(fā)機(jī)器八目鰻 利用兩個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的性能)
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