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研究人员创建出海蛞蝓进食结构模型可指导软体机器人设计

盖世汽车钟群 2024-07-26 09:08:04

盖世汽车讯据外媒报道，由卡内基梅隆大学（CMU, Carnegie Mellon University）Victoria Webster-Wood教授领导的生物混合和有机机器人小组（B.O.R.G.）与凯斯西储大学（CWRU, Case Western Reserve University）的研究人员开展合作，共同研究海蛞蝓的进食结构，以进一步了解大脑、肌肉系统和神经系统是如何相互作用的。作为研究神经肌肉系统的跨国研究合作的一部分，该研究成果正应用于机器人和仿真中。

图片来源：《Biological Cybernetics》

这项研究所观察的是加州海兔（Aplysia californica），也就是海蛞蝓。令研究人员尤其感兴趣的是这种动物的进食结构，这种结构可使其与环境互动。

机械工程系副教授Webster-Wood表示：“从机械工程的角度来看，这个系统很有趣，因为它没有骨骼，只是肌肉与肌肉连接在一起。我们对这种结构内单个肌肉的力学、受力能力和动力学的理解还存在很大差距。”

海蛞蝓能揭示神经肌肉系统的哪些信息？

通过研究软体动物的神经肌肉控制，研究人员希望进一步了解某些肌肉结构的运作方式，包括躯干、触手、舌头和海蛞蝓自身的进食结构。

在海蛞蝓的进食结构中，研究人员已经确定了10至12个肌肉群，但迄今为止只有一个建立了模型。近日，CMU B.O.R.G.与CWRU的Chiel实验室合作在期刊《生物控制论》（Biological Cybernetics）上发表了一项研究，重点创建了I3肌肉的模型，I3肌肉在将抓手缩回到进食结构中起着关键作用。

Webster-Wood实验室的博士生、该论文的第一作者Ravesh Sukhnandan表示：“这个项目是深入研究肌肉生物学和功能的绝佳机会。从这个项目中获得的知识将有助于我们开发出更好的海蛞蝓进食行为的计算模型，并设计出更逼真的软体机器人。”

软体机器人的未来

随着软体机器人成为越来越有前景的研究领域，Webster-Wood认为，了解身体肌肉将有助于未来软体机器人的设计和力学研究。

Webster-Wood表示：“从长远来看，我的目标是创造可持续、完全生物兼容和可生物降解的机器人。因此，我们对现有动物的神经肌肉系统了解得越多，就越有可能设计出生物混合机器人。”