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新型机器腿模拟人类行走以假乱真

婴儿学走路也是从简单的半中枢开始的一段时间后, 研究人员推测。婴儿通过学习建立起一张“网”以适应更复杂走路方式。这也解释了为什么把婴儿放在跑步机上时,会表示一些简单的走路姿势,因为在开始学走路之前,一个简单的半中枢已经存在这种支持网络可能也是形成CPG核心,这解释了为何那些脊髓受伤的人在受伤后几个月内,通过适当抚慰还能恢复行走能力。克莱因说。

美国亚利桑那大学造出一种机器人腿设备,最近。研究人员将人体组织系统所拥有的神经结构、肌肉骨骼构架和传感反馈路径进行一定简化后,用在机器人腿上,模拟人类走路步态时,几乎能以假乱真。研究人员认为,这是第一个达到生物行为精确度的完整行走模型。相关论文发表在7月6日的神经工程杂志》上。

通过韧带肌肉模拟收缩/舒张肌行为。人类走路系统的关键局部是中枢模式发生器(CPG一个位于腰部脊髓区的神经网络。人体不同局部接受环境抚慰会产生反应, 这种“两足机器”建立在人类肌肉神经结构的原理上。CPG收集这些反应信息,发生节奏肌肉信号并对这些信号进行控制。这一机制让人能自由行走而无需思考该怎么走。

仅由两个神经元组成, 最简单的CPG形式是一种半中枢。分别发出信号和产生节奏。机器人腿的神经系统是一个人造半中枢振荡器,再加一些将信息反馈给半中枢的传感器,包括负荷传感器,当腿受到来自路面的压力时,把压力传给肢体。论文合著者特丽莎·克莱因说:造出的行走模型,只需一个简单的半中枢来控制臀部,一套抚慰反应器来控制下面的肢体,就能模仿人类走路步态而无需平衡。

帮人们理解脊髓损伤病人恢复行走能力的机制。 这种机器人系统模型代表了一个完整的生理或“神经机器人”有助于研究人类和动物行走的神经生理过程、发展婴儿学步理论。
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