美國科學(xué)家最新研制首款超生物精確行走機(jī)器人

    來自美國亞歷桑那州大學(xué)的研究人員現(xiàn)已研制出類似于動(dòng)畫片《超級(jí)無敵掌門狗》中的“機(jī)械褲”，這實(shí)際上是一種非常類似人類步調(diào)的行走機(jī)器人，目前能夠在走廊中散步行走。

    非常接近于人類步伐：美國亞歷桑那州大學(xué)研究小組最新研制了一款雙腿行走機(jī)器人，它的平衡性非常好，行走時(shí)無需輔助。

    研究小組稱，他們現(xiàn)已簡化人類行走技能至“肌骨骼結(jié)構(gòu)”，使用感官反饋與腿部保持穩(wěn)定、平衡地行走。這款機(jī)器人具有完美的生物精確性，這項(xiàng)研究報(bào)告現(xiàn)已發(fā)表在7月7日出版的《神經(jīng)工程學(xué)物理學(xué)會(huì)雜志》上，使研究人員能夠更好地調(diào)查分析人類的行走特征。

    這種機(jī)器人有助于理解嬰兒如何學(xué)會(huì)走路，以及幫助脊椎損傷患者如何恢復(fù)行走能力。掌管人類行走系統(tǒng)的關(guān)鍵性組成部分是中樞模式發(fā)生器(CPG)，它是脊椎腰部區(qū)域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可產(chǎn)生間歇性肌肉信號(hào)。

    中樞模式發(fā)生器的產(chǎn)生及之后的控制，這些信號(hào)通過收集身體不同部位的信息，可對(duì)環(huán)境做出響應(yīng)動(dòng)作。從而使人們不需要思考便能做出行走動(dòng)作。

    最簡單的中樞模式發(fā)生器是一個(gè)半缺結(jié)構(gòu)，它僅包含著兩個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，分別釋放信號(hào)，產(chǎn)生一定的節(jié)奏。

    這款最新研制的機(jī)器人包含著一個(gè)人工半缺結(jié)構(gòu)，傳感器可以送遞信號(hào)反饋至這個(gè)半缺結(jié)構(gòu)，其中包括載荷傳感器，當(dāng)腿部受到步進(jìn)表面壓力時(shí)可感受到肢體的力量。

    該項(xiàng)研究合著作者之一特麗薩-克萊恩(Theresa Klein)博士說：“十分有趣的是，我們能夠產(chǎn)生行走步伐，無需平衡系統(tǒng)，可以僅以簡單的半缺結(jié)構(gòu)控制臀部和一組反射響應(yīng)控制下肢來實(shí)現(xiàn)模擬人類行走?！?/p>

    來自美國亞歷桑那州大學(xué)的研究人員假定嬰兒開始以簡單的半缺結(jié)構(gòu)開始行走，類似于目前最新研制的機(jī)器人，隨著時(shí)間的推移，嬰兒逐漸學(xué)會(huì)一種更為復(fù)雜的行走模式。

    這可解釋為什么嬰兒在學(xué)會(huì)行走之前當(dāng)放置在跑步機(jī)上，能夠看到他們做出簡單的行走步伐，他們已形成簡單的半缺結(jié)構(gòu)。

    克萊恩博士強(qiáng)調(diào)，潛在地這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以形成中樞模式發(fā)生器神經(jīng)細(xì)胞，可以解釋為什么脊椎損傷患者受傷之后經(jīng)過數(shù)個(gè)月的適當(dāng)行走能力刺激，可以逐漸恢復(fù)行走能力。