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研究它一定会对设计未来的行走机器人有所裨益

时间:2020-02-16 18:31来源:数理科学
小小苍蝇既能在光滑的玻璃窗上行动自如,也能在圆弧形的垃圾桶边缘平稳走动。而且,苍蝇所选择的路线,往往是达到目标的最佳路线。这些常人司空见惯的现象引起了德国科学家的思考

小小苍蝇既能在光滑的玻璃窗上行动自如,也能在圆弧形的垃圾桶边缘平稳走动。而且,苍蝇所选择的路线,往往是达到目标的最佳路线。这些常人司空见惯的现象引起了德国科学家的思考:苍蝇的神经中枢如何选择行走路线?如何指挥它的腿运动? 如何能分析出其中的奥秘,将其用于设计未来的行走式机器人,那么机器人就能在多种复杂地形甚至悬崖峭壁上工作。 巴伐利亚洲维尔茨堡大学生物中心的罗兰。施特劳斯博士领导的一个青年科学家小组,正试图用激光和计算机等最先进的手段揭开苍蝇走路的奥秘。他的研究课题被德国政府列为“生物未来”计划候选项目之一。 施特劳斯博士是一位研究苍蝇的专家。他在早年的研究工作中总共分析过1.1万只苍蝇的行为,从中归结出230条受遗传影响的行走特征。目前他正在深入苍蝇的“中枢核”,这个部位连接了苍蝇的左右半脑,控制苍蝇行走时的路线、方向、速度和身体平衡。 为了进一步研究苍蝇是如何走路的,施特劳斯博士还开发了一套计算机分析系统。在实验室中,苍蝇被放在一块玻璃板上自由走动。玻璃板上方射下的激光柱编织成光网,提供照明。为了不干扰苍蝇走动,光柱的直径仅0.2毫米。玻璃板的下面是一台用于捕捉苍蝇落脚点的摄像机,苍蝇脚与玻璃板接触的位置则由一个接触电极探知。与此相联的计算机将迅速分析出苍蝇的步长、步频和行走方向。 虚拟现实技术也在这项研究中派上了用场。科学家使用一台由计算机控制的圆柱形全景显示器展示苍蝇复眼中所看到的周围环境。这个显示器由6000个发光二极管组成。如果一只苍蝇迅速奔向目标,显示器中的图像也会随这变换。 初步的对比研究表明,正常的苍蝇即使暂时看不见物体也能轻松地找到已选定的行走路线,并沿着这条路线走下去。这种能力在自然环境中显得尤其突出。而“中枢核”有缺陷的苍蝇,几秒钟内就会偏离路线。 目前,科学家探索的中心问题是,“中枢核”在多大程度上能把周围复杂环境转换成一个苍蝇能理解的简单模式?施特劳斯博士说,苍蝇经过5亿年多前的进化找到了指挥行走的办法。研究它一定会对设计未来的行走机器人有所裨益。

据英国每日邮报报道,目前,美国研究人员最新研制一种行走机器人,被称为第一种以生物精确方式行走的机器人。

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非常接近于人类步伐:美国亚历桑那州大学研究小组最新研制了一款双腿行走机器人,它的平衡性非常好,行走时无需辅助。

来自美国亚历桑那州大学的研究人员现已研制出类似于动画片《超级无敌掌门狗》中的“机械裤”,这实际上是一种非常类似人类步调的行走机器人,目前能够在走廊中散步行走。

凤凰彩票在线计划,研究小组称,他们现已简化人类行走技能至“肌骨骼结构”,使用感官反馈与腿部保持稳定、平衡地行走。这款机器人具有完美的生物精确性,这项研究报告现已发表在7月7日出版的《神经工程学物理学会杂志》上,使研究人员能够更好地调查分析人类的行走特征。

这种机器人有助于理解婴儿如何学会走路,以及帮助脊椎损伤患者如何恢复行走能力。掌管人类行走系统的关键性组成部分是中枢模式发生器,它是脊椎腰部区域的神经网络,可产生间歇性肌肉信号。

中枢模式发生器的产生及之后的控制,这些信号通过收集身体不同部位的信息,可对环境做出响应动作。从而使人们不需要思考便能做出行走动作。

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