Phát triển robot di chuyển và cơ động hiệu quả như động vật

Công nghệ 21/05/2021 - 15:28

Theo kết quả nghiên cứu công bố trên tạp chí Frontiers, một nhóm nhà nghiên cứu từ Đại học Osaka đã phát triển nền tảng robot bốn chân có thể tái tạo động lực thần kinh cơ của động vật, phát hiện ra rằng dáng đi ổn định và hành vi thử nghiệm của mèo đi bộ xuất hiện từ mạch phản xạ trong thí nghiệm đi bộ trên robot này.

Người ta cho rằng dáng đi ổn định ở động vật được tạo ra bởi các hệ thống dây thần kinh phức tạp trong não và tủy sống; tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cho thấy một dáng đi ổn định được tạo ra bởi một mình mạch phản xạ. Các nhà khoa học đã phát hiện ra một ứng cử viên của mạch phản xạ để tạo ra chuyển động đi lại ổn định của mèo, nghiên cứu cơ chế vận động thông qua tái tạo điều khiển vận động của chúng bằng cách sử dụng robot và mô phỏng máy tính.

Vì các thí nghiệm sử dụng động vật được kiểm soát chặt chẽ và hạn chế về mặt bảo vệ động vật nên việc nghiên cứu sự vận động của động vật là rất khó khăn. Vì vậy, người ta vẫn chưa biết làm thế nào những hệ thống dây thần kinh được phát hiện trong nghiên cứu trước đây được tích hợp (tức là, làm thế nào các mạch phản xạ chịu trách nhiệm cho sự vận động của động vật được tích hợp) trong cơ thể động vật.

Phát triển robot di chuyển và cơ động hiệu quả như động vật - ảnh 1

Ảnh minh họa.

Ông Toyoaki Tanikawa và trợ lý giám sát của ông, giáo sư Yoichi Masuda và giáo sư Masato Ishikawa đã phát triển một robot bốn chân cho phép tái tạo khả năng điều khiển động cơ của động vật bằng máy tính. Robot bốn chân này, bao gồm các chân có thể điều khiển bằng lưng cao để tái tạo tính linh hoạt của động vật và động cơ có thể điều khiển mô-men xoắn, có thể tái tạo các đặc điểm cơ bắp của động vật. Do đó, có thể tiến hành các thí nghiệm khác nhau bằng cách sử dụng robot này thay vì chính động vật.

Bằng cách tìm kiếm mạch phản xạ góp phần tạo ra bước đi ổn định ở mèo thông qua thí nghiệm robot, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một mạch phản xạ đơn giản có thể tạo ra quỹ đạo chân và kiểu dáng đi ổn định, họ đặt tên là "phản xạ kích thích tương hỗ giữa hông và đầu gối bộ mở rộng".

Hà My

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng: Robot tạo ra chuyển động đi bộ ổn định bằng cách tái tạo mạch tương hỗ ở mỗi chân của robot; Dáng đi của rô bốt trở nên không ổn định khi mạch biến thiên bị cắt.

Khi kích thích mạch phóng thích lẫn nhau, mạch tạo ra hiện tượng 'kéo dài pha lập trường'. Kết quả này cho thấy rằng mạch này là một thành phần quan trọng chịu trách nhiệm cho việc đi bộ ở mèo.

Kết quả nghiên cứu của nhóm này sẽ mang lại lợi ích cho cả lĩnh vực sinh học và robot. Ngoài việc mang lại kiến thức mới cho sinh học, nếu động vật robot có thể thay thế động vật thực trong tương lai, nó sẽ giúp nhiều nhà khoa học có cơ hội nghiên cứu cơ chế vận động của động vật trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau. Việc xác định cấu trúc của robot gần giống với cấu trúc của động vật sẽ dẫn đến sự phát triển của các công nghệ cơ bản để chế tạo robot di chuyển và cơ động hiệu quả như động vật.

Đồng tác giả, ông Yoichi Masuda chia sẻ: "Việc thu thập kiến thức về động vật mà không sử dụng động vật thí nghiệm rất có ý nghĩa đối với con người sống chung với chúng. bước đầu tiên hướng tới việc hiểu các nguyên tắc cơ bản trong các hành vi của động vật và con người. "