大阪大學(xué)的科學(xué)家創(chuàng)造了一款新型的四足機(jī)器人，它可以重現(xiàn)貓的神經(jīng)肌肉動(dòng)力學(xué)，以像貓一樣的方式進(jìn)行活動(dòng)，并能夠在其他機(jī)器上重現(xiàn)這種類似的運(yùn)動(dòng)控制。研究人員說(shuō)，這項(xiàng)研究不僅可以推動(dòng)新型機(jī)器人的發(fā)展，還可以為生物研究提供工具。

研究人員基于動(dòng)物行走展開(kāi)了研究，主要目的是為了弄清復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)在他們的大腦和脊髓中是如何產(chǎn)生各種反應(yīng)運(yùn)動(dòng)的。然而科學(xué)家們最近證明，動(dòng)物的穩(wěn)定步態(tài)僅由反射回路產(chǎn)生，這為大阪團(tuán)隊(duì)的學(xué)生及其導(dǎo)師奠定了這款新型機(jī)器人的發(fā)明基礎(chǔ)。

由于動(dòng)物保護(hù)法，研究人員很難在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)真實(shí)的動(dòng)物進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，因此他們?nèi)匀桓悴磺宄?dòng)物的身體如何整合負(fù)責(zé)其運(yùn)動(dòng)的反射回路。但根據(jù)研究和觀察，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在機(jī)器人的每條腿上再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的反射回路，開(kāi)發(fā)了四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力。

動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模型

這款機(jī)器人主要是由四條后驅(qū)動(dòng)的腿組成，這四條腿可以幫助機(jī)器人重現(xiàn)動(dòng)物的靈活性，研究人員通過(guò)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)重現(xiàn)動(dòng)物肌肉的運(yùn)動(dòng)方式，他們通過(guò)在平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，尋找有助于提高機(jī)器人產(chǎn)生穩(wěn)定步態(tài)的反射回路，從而發(fā)現(xiàn)了許多關(guān)于貓是如何走路的。

實(shí)際上就是一個(gè)簡(jiǎn)單的反射回路，它可以產(chǎn)生腿部的運(yùn)動(dòng)軌跡和穩(wěn)定的步態(tài)模擬。同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人可以通過(guò)簡(jiǎn)單地在每條機(jī)械腿上復(fù)制交互回路來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定的步行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)交互回路被切斷時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)會(huì)變得不穩(wěn)定。

機(jī)器人和生物學(xué)意義

研究人員在神經(jīng)機(jī)器人學(xué)前沿雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們研究工作的論文。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的工作允許科學(xué)家在不同實(shí)驗(yàn)條件下，無(wú)需使用活體動(dòng)物也能研究動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的力學(xué)，這項(xiàng)研究對(duì)機(jī)器人和生物研究來(lái)說(shuō)都具有重大意義。這對(duì)于開(kāi)發(fā)與貓或其他動(dòng)物一樣的機(jī)器人技術(shù)來(lái)說(shuō)具有明顯的好處。

該平臺(tái)還可用于動(dòng)物的生物學(xué)研究，甚至可以運(yùn)用在其他非科學(xué)場(chǎng)景中。通過(guò)創(chuàng)造模仿動(dòng)物結(jié)構(gòu)，將機(jī)器人與生物學(xué)進(jìn)一步融合，是了解動(dòng)物和人類行為背后原理的第一步。在不使用活體動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下獲得有關(guān)動(dòng)物的知識(shí)，這對(duì)于人類來(lái)說(shuō)意義也非常重大。