MODELE ROBOTÓW

Robot - salamandra

Grupa europejskich badaczy stworzyła model rdzenia kręgowego salamandry i zaimplementowała go do nowoczesnego robota ziemno-wodnego, przypominającego to stworzenie. Robot potrafi zmieniać prędkość i sposób poruszania się, w zależności od prostych sygnałów elektrycznych generowanych jako sygnały sterujące. Okazało się, że rozproszony system nerwowy w kręgosłupie może być kluczowym elementem skomplikowanych zdolności lokomocyjnych kręgowców.

Naukowcy ze szwajcarskiego ośrodka EPFL i francuskiego INSERM zaprezentowali robota - salamandrę, nazwanego Salamandra Robotica.

Dzięki robotowi można lepiej poznać ewolucyjne zmiany, zachodzące w układzie nerwowym zwierząt wodnych, które wyszły na ląd, a ich płetwy przekształciły się w nogi.

Podczas pływania kończyny "salamandry" przylegają do ciała, które wygina się jak u ryby. Wyginaniu korpusu towarzyszą ruchy łap położonych po przekątnej - na przykład prawej przedniej i lewej tylnej. Takie ruchy zależą od sterowania przez rdzeń kręgowy, mózg określa tylko szybkość i kierunek ruchu.

To czteronożne, żółte urządzenie złożone z kilku widocznych modułów ma pomóc naukowcom zbadać ewolucję technik lokomocji kręgowców. Jest także żywym dowodem na to, że roboty mogą być użyte do testowania i weryfikowania koncepcji biologicznych, oraz że natura często sama podsuwa pomysły na rozwiązania techniczne konstruowanych robotów.

Badacze wykorzystali model numeryczny rdzenia kręgowego salamandry aby zbadać trzy podstawowe zagadnienia ruchu kręgowców. Pierwszym jest pytanie gdzie nastąpiły zmiany w rdzeniu, które pozwoliły stworzeniom ewoluować system lokomocji z wodnej na ziemną. Po drugie w jaki sposób kończyny i ruchy osiowe są ze sobą skoordynowane, i po trzecie: jak prosty sygnał elektryczny płynący z pnia mózgu jest transformowany w rdzeniu kręgowym na impuls zmiany sposobu chodzenia.

Naukowcy zaimplementowali stworzony model do robota - powstał system powiązanych ze sobą oscylatorów reprezentujących sieci neuronowe w rdzeniu kręgowym. Proste sygnały elektryczne, takie jak te wysyłane z mózgu do rdzenia, w robocie są przesyłane bezprzewodowo z laptopa do urządzenia.

Sygnały te były wystarczająco silne, aby spowodować zmianę prędkości oraz kierunek poruszania się robota, oraz zmianę stylu lokomocji - z chodzenia po lądzie do pływania. Fakt ten częściowo wyjaśnia wspólne dla wszystkich czteronożnych organizmów zagadnienie : jak zwrotna technika lokomocji jest kontrolowana przez rozproszone mechanizmy neuronowe umiejscowione w rdzeniu kręgowym.

Salamandra Robotica jest bardzo użytecznym narzędziem dla neurobiologów, ponieważ staowi on bardzo dobry model bliski rzeczywistemu modelowi biologicznemu - zapewnił prof. Auke Ijspeert z ośrodka EPFL. Dodał on, iż ruchy generowane przez mechaniczną salamandrę są bliskie ideałowi, czyli ruchom prawdziwego stworzenia.

Dzięki tego rodzaju badaniom powinno być możliwe w przyszłości budowanie robotów wykonujących misje w trudnych warunkach oraz przywracanie sparaliżowanym osobom możliwości poruszania się dzięki elektrycznej stymulacji mięśni.

Źródło: Discovery Channel, Onet.pl

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne