تماشا کنید: رباتی که قادر به بازسازی حرکت مهره داران است

دانشمندان EPFL، بر اساس ویدئوهای اشعه‌ی ایکس رباتی را توسعه داده‌اند که می‌تواند با دقت بسیار بالا حرکات یک سمندر را بازسازی کند. این ربات می‌تواند به ابزاری کلیدی در درک تکامل حرکت مهره‌داران بدل شود. با زومیت همراه باشید.

پژوهشگران موسسه‌ی پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) موفق به توسعه‌ی ربات جدیدی شده‌اند که قادر به تقلید طرز حرکت سمندر با دقت بسیار بالایی است. از ویژگی‌های این ربات می‌توان به استخوان‌هایی که بصورت سه بعدی چاپ شده‌اند، مفاصل موتوری و مدارهای الکترونیکی که نقش شبکه‌ی عصبی آن را ایفا می‌کنند، اشاره کرد. ربات Pleurobot که در طراحی آن از یک گونه‌‌ی سمندر موسوم به Pleurodeles waltl الهام گرفته شده، قادر به راه رفتن، خزیدن و حتی شنا در زیر آب است. نتایج به دست آمده از توسعه‌ی این ربات در ژورنال Royal Society منتشر شده است.

آکی آیسپیرت و تیم تحت سرپرستی وی در آزمایشگاه بایورباتیک EPFL در گذشته نیز ربات‌هایی را به شکل سمندر ساخته بودند، اما این نخستین باری است که آنها رباتی را که دقیقا بر اساس حرکت سه بعدی اسکلت یک جاندار است، توسعه داده‌اند. دانشمندان از ویدئوی اشعه‌ی ایکسی که از نمای بالا و کنار ۶۴ نقطه از اسکلت سمندر را در حین حرکت این جاندار در داخل آب و بر روی زمین، ردگیری می‌کرد، استفاده کرده‌اند.

آیسپیرت می‌گوید:

آنچه که واقعا بدیع و نوین است، رویکرد ما در ساخت Pleurobot است. این رویکرد شامل ایجاد یک توازن بین طراحی ساختار استخوانی ساده و بازسازی حرکت سمندر در سه بعد است.

پژوهشگران Pleurobot را با تعداد استخوان‌ها و مفاصل کمتری نسبت به سمندر واقعی طراحی کرده‌اند. این ربات تنها از ۲۷ موتور و ۱۱ جزء در امتداد ستون فقرات خود بهره می‌برد، این در حالی است که دوزیست یاد شده دارای ۴۰ مهره و چندین مفصل است که برخی از آنها حتی قادر به چرخش آزادانه و حرکت به طرفین یا بالا و پایین هستند. در طول فرایند طراحی، پژوهشگران موفق به تشخیص حداقل تعداد جزء موتوری مورد نیاز و همچنین مکان بهینه‌ی آن‌ها در امتداد بدن ربات شدند. به عنوان یکی از نتایج طراحی Pleurobot بدین شکل، می‌توان به این اشاره کرد که این ربات قادر به بازسازی بسیاری از حرکات سمندر است.

کاستاس کاراکاسیلیوتیس، طراح نسخه‌های اولیه‌‌ی ربات Pleurobot می‌گوید:

حرکت و جابجایی حیوانات ذاتا یک فرایند بسیار پیچیده است، ابزارهای مدرنی مانند سینه‌رادیوگرافی، چاپ سه بعدی و محاسبات سریع به نزدیک شدن ما به درک و بازسازی این حرکات کمک می‌کند.

برای آیسپیرت، حرکت و جابجایی مهره‌داران یک تعامل پیچیده بین نخاع، بدن جاندار و محیط پیرامون آن است. این نخاع است که به جای مغز حرکت را کنترل می‌کند. بنابراین بازسازی حرکت سمندر، بینشی را در خصوص چگونگی عملکرد نخاع و تعامل آن با بدن ایجاد می‌کند. رباتی که تا این حد، دقیق ویژگی‌های بیومکانیکی بدن را بازسازی می‌کند، می‌تواند به ابزاری سودمند جهت بررسی این تعامل‌ها بدل شود.

آشنایی با نخاع سمندر و کسب اطلاعات در خصوص آن، زمینه‌ساز درک بهتر عملکرد آن در تمام مهره‌داران از جمله انسان است. مورفولوژی دوزیستان شباهت بسیار زیادی به موجودات زمین‌زی اولیه دارد، این به مفهوم آن است که از نقطه نظر تکاملی، سمندر نیای ما محسوب می‌شود.

 عصب‌پژوهان نشان داده‌اند که تحریک الکتریکی نخاع، عامل تعیین کننده‌ی راه رفتن، خزیدن یا شنا کردن سمندر است. در پایین‌ترین سطح تحریک، سمندر راه می‌رود. در تحریک‌های بالاتر، این جاندار سرعت گام‌های خود را افزایش می‌دهد، و فراتر از یک حد آستانه، سمندر شروع به شنا کردن می‌کند. Pleurobot بگونه‌ای طراحی شده است که تمام این عملکردها را بصورت دقیق بازسازی کند.

آیسپیرت بر این باور است که درک اصول تعامل بین نخاع و حرکت بدن، در توسعه‌ی روش‌های درمانی و اندام‌های عصبی مصنوعی (neuroprosthetic) برای بیماران فلج و قطع عضو سودمند خواهد بود. او همچنین معتقد است که روش‌های طراحی بکار رفته در Pleurobot می‌تواند در توسعه‌ی بایوربات‌های دیگری که به ابزارهای مهمی در حوزه‌ی علوم اعصاب و بیومکانیک بدل خواهند شد، مورد استفاده قرار گیرد.

منبع epfl

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید