越来越多的研究旨在开发受自然界启发的机器人

近年来，越来越多的研究旨在开发受自然界启发的机器人，特别是某些动物物种。在亚特兰蒂斯出版社出版的“机器人，网络和人工生命杂志”上发表的一项研究中，波尔多大学和东京大学的一组研究人员创造了一种类似于蛇形状和动作的机器人。

“这项研究的主要目的是开发一种用于生物医学应用的机器人，尤其是脊髓损伤，”进行这项研究的研究人员TimothéeLevi告诉TechXplore。“我们想设计新的神经修复体，其中人工神经元可以取代生物神经元。在我们的机器人中，我们使用仿生尖峰神经网络进行仿生运动，再现了蛇在自然界中所具有的相同行为。”

开发生物启发机器人的关键挑战之一是有效地再现感兴趣的动物的运动。在动物中，大多数运动是由中央模式生成(CPG)网络的活动产生的。

基本上，CPG是神经元电路，当激活时，可以在没有感觉和时间相关输入的情况下产生节律性运动模式(例如，步行，呼吸，游泳等)。过去，CPG及其对动物运动的影响一直是大量研究的焦点。

一般来说，正在尝试开发动物类机器人的研究人员使用简单的神经元模型或振荡器来复制CPG，这些模型不是生物时间尺度，因此被认为是生物激励系统而不是生物模拟系统。然而，这些模型仅提供正弦振荡，因此不能忠实地再现各种动物运动模式。

在他们的研究中，Levi和他的同事开始使用数字实时神经形态系统开发可以有效复制生物行为的仿生CPG。他们开发的蛇机​​器人有两个关键部件，一个用作大脑，另一个用作身体。

“我们的蛇形机器人可分为两部分，”Levi解释道。“第一个是它的大脑，使用仿生神经网络。这个神经网络非常接近生物学与生物物理神经元模型，突触和可塑性。第二部分是身体，它有不同的”货车“模型的不同部分脊髓和蛇的部分。信号由蛇脑产生，并在控制不同马达的所有身体中传播。“

由Levi和他的同事创建的蛇机器人由仿生CPG网络实时控制。研究人员表明，他们的系统可以连接到生物神经元，也可以用来模拟生物医学应用的不同假设或方案治疗，如脊髓损伤和神经修复术。

“在我看来，我们研究中最有意义的方面是我们试图忠实于生物学并成功地将神经网络嵌入到一个小电子珠中，”Levi说。“有趣的是，我们创造的机器人是实时工作的，并且具有与自然界相同的规格(运动时期，可变性，噪音等)。”

未来，Levi及其同事开发的蛇形机器人可以在机器人和其他领域有各种有趣的应用。例如，它可以用于更好地理解爬行动物的行为，或者它可以具有多个生物混合机器人应用。

“我们现在正计划通过学习规则在机器人大脑中添加更多智能，以及使用不同的传感器，”Levi说。“此外，我们的长期目标之一是将人工神经元和活神经元结合起来，创建一个生物混合机器人。”