Инженеры создали искусственные ноги, наиболее реалистично копирующие походку человека (видео)

11 июля 2012 в 19:07
Ученые воспроизвели "в металле" работу так называемого центрального генератора упорядоченной активности (CPG). Эта часть нервной системы, находящаяся в поясничном отделе спинного мозга человека, позволяет людям ходить, не задумываясь. Более того, изобретение американцев не просто довольно реалистично воспроизводит походку человека. Оно также демонстрирует работу мышц людей при ходьбе, что может пригодиться в медицине.
o_650258.jpg
University of Arizona

Аспирантка Тереза Клейн (Theresa Klein) и доктор Энтони Льюис (Anthony Lewis) из университета Аризоны создали роботизированные ноги, состоящие из тазобедренного, коленного, голеностопного суставов и девяти "мышц".

Для начала ученые воспроизвели "в металле" работу так называемого центрального генератора упорядоченной активности (CPG). Эта часть нервной системы, находящаяся в поясничном отделе спинного мозга человека, позволяет нам ходить, не задумываясь.

Так, работа этого центра помогает малышам научиться синхронно передвигать ноги, а значит, и научиться ходить. (Нервная система постепенно обучается задействовать обе ноги в общем ритме, определять какова поверхность, на которую ступает нога, чтобы сбалансировать силу, с которой нужно прижимать стопу к полу, и так далее.)

Простейший искусственный CPG включает в себя всего два нейрона, передающих мышцам сигналы возбуждения и торможения, которые в свою очередь могут вырабатываться только парно.

На основе этой упрощённой модели инженеры из Аризоны создали робоноги, приводимые в движение моторами, натягивающими ленты из кевлара. Таким образом учёные повторили сокращения мышц. Каждый искусственный "мускул" при этом был оснащён сенсором, который посылал в CPG информацию о натяжении ленты во время различных фаз каждого шага.

Получается, что новая разработка не просто копирует (контролирует) движение, но и получает ответ от некоторых частей механизма. Это определённо новое слово в робототехнике передвижения.


Восемь моторов, приводящих в движение искусственные мышцы, расположены в верхней части каждой ноги и ещё по одному в коленях. Данный подход позволил распределить вес машины таким образом, чтобы робот (представленный пока лишь в виде нижней части туловища) постоянно наклонялся вперёд. Чтобы вся установка при этом не валилась на пол, её поддерживает специальная стойка.

В отличие от человека походка механического новичка немного жестче, к тому же, он не до конца разгибает колени. "Рост" самоходов с полностью выпрямленными ногами составляет 55 сантиметров, а вес 4,5 килограмма.

Изобретение американцев не просто довольно реалистично воспроизводит походку человека. Оно также демонстрирует работу мышц людей при ходьбе, что может пригодиться в медицине. Например, врачи могут, наблюдая за ней, понять, как люди с повреждениями спинного мозга могут снова начать ходить, какие мышцы нужно должным образом стимулировать после полученной человеком травмы.

Тереза Клейн заявляет, что построенная модель человеческих ног также может лечь в основу более сложного искусственного CPG.

Подробно свои достижения исследователи из США описывают в открытой статье в Journal of Neural Engineering.

Тэги
Заметили ошибку?
Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter
Нет комментариев
Реклама
USD 26.13
EUR 27.96
Последние новости