鳗鱼劈断后下半身还能运动,机器人:拿来吧你

机器人的部件通信中断后 , 还能正常做动作吗?
这里的部件 , 指传感器、通信总线、控制电路 , 是机器人运动的核心 。
现在 , 一群来自EPFL的科学家在观察鳗鱼后 , 得出结论:可以!
他们模拟鳗鱼的结构 , 造了个“通信中断也能继续运动”的机器人 , 极大地提升了机器人的运动能力 。
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研究已经登上ScienceRobotics封面:
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一起来看看 。
控制&传感器中断 , 也能做动作
通常来说 , 如果动物的脊髓(中枢神经系统)被截断 , 就会出现对应的肢体瘫痪 。
即使是脊椎动物(如大部分鱼类) , 切断脊髓后也无法协调动作 , 运动能力严重下降 。
但鱼类中的鳗鱼 , 在被砍断一半后 , 下半身还能做出游泳的动作 。
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△从砧板上溜走的一截鳗鱼
这引起了科学家们的兴趣:能否给机器人也整一个?
机器人通常全靠“大脑”(总控制系统)来控制动作 , 一旦总控信号中断 , 就会导致全身“瘫痪”;如果掌握鳗鱼的运动技巧 , 就能让运动控制变得更简单 。
对鳗鱼进行分析后 , 研究人员发现了它的两点特征:
其一 , 通过周围神经系统 , 来感知环境并协调运动;其二 , 通过中枢神经系统 , 用一组神经元(神经振荡器)产生规律的肌肉活动来抵御通信中断 。
根据这两个特征 , 科学家们设计了一个波动式游动的“鳗鱼”机器人 。
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首先 , 环境感知部分 , 即机器人的“周围神经系统” 。
研究人员设计了一组由通信电路、带有放大器的测压元件和纤维板构成的力学传感器 , 作为机器人的“感应皮肤” , 用来感知水中的动力 。
这组力学传感器被磁铁固定在机器人的外侧 , 与相邻模块连接 , 最终与头部相连 , 它会将信号反馈给神经元 , 以此控制左右侧“肌肉”的运动 。
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每个模块的顶部 , 还有一个浮动元件 , 用于运动跟踪 。
力学传感器和浮动元件 , 共同构成了机器人的“皮肤”(图中黄色防水布外围的黑色部件) , 机器人通过它们感知到水流压力 , 实现贴着障碍物游动、同时避免撞上障碍物的效果 。
然后 , 控制运动部分 , 即机器人的“中枢神经系统” 。
这部分由10个伺服电机组成 , 每部分都是一个独立电路 , 由搭载Linux系统的计算机、电池和被动连接模块组成 , 构成控制一段肌肉的系统 。
各部分控制系统完全独立 , 即使某一部分损坏 , 剩下的模块也能根据传感器实现规律的肌肉活动 , 就像节拍器共振一样:
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运动起来非常有节奏感:
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然后 , 再用一层防水泳衣将“中枢神经系统”裹住(外侧的黄色布料) , 系统就做好了 。
这样的“鳗鱼”机器人 , 真能在控制系统等部件坏掉时 , 正常运动吗?