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会游泳的机器人揭示脊椎动物进化之谜

蝾螈机器人将要入水。(EPFL Lausanne)

数百万年前,最早的脊椎动物离开水域到陆地上生活,这个过程一直是个不解之谜。如今,在一部由瑞士和法国科学家联合设计的机器人的帮助下,这个谜题正被慢慢解开。

受蝾螈的启发,该机器人是由一个模仿两栖动物脊髓的系统来控制,这个系统使它能够在游泳和行走之间自由转换。

这个机器人名叫“蝾螈机器人”(Salamandra robotica),它已在日内瓦湖(Lake Geneva)游弋过,也在其岸边留下了它的足迹。

蝾螈机器人长85厘米,由9个内置了电池和微型控制器的浅黄色塑料节块组成。这个机器人的外形并不太象蝾螈,但它活动起来的样子,却能让人联想到蝾螈。

据项目组负责人、洛桑联邦理工学院(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne)的Auke Jan Ijspeert透露,该项目旨在了解为适应水中生活而进化的脊髓会怎样应对行走对协调作用的不同要求。

“我们选择蝾螈,是因为从进化角度来看,它是一个关键性动物,”Ijspeert告诉swissinfo:“人们普遍认为,它非常接近最早由水下生活转为陆地生活的脊椎动物。”

神经系统

研究小组设计的这个基本神经系统以八目鳗的神经系统为原型,它是一种细长的鳝鱼形原始鱼类。该系统在经过修改后,可显示它怎样进化成能同样控制行走的神经系统。

该机器人在水中使用象八目鳗的波状方式前进,在陆地上时则使用一种缓慢的步法-在对角线上的腿同时移动,身体扭动成S形前进。

Ijspeert表示,该研究为未来的开发带来一系列可能性。这包括开发搜索与救援机器人、帮助认识脊椎损伤,甚至可能使玩具制造业受益。

“我们面对的最大挑战是解决它的防水性问题,”他指出。“目前我们正在研制第三个样本,它的游泳能力会更强。”

该机器人由10个马达驱动,身体四周有4只可以转动的腿和6个活动关节。它的速度和步子的变化靠简单的电子信号操纵。

这种电子信号类似大脑发送到脊椎的信号,由笔记本电脑传送至机器人。它们使机器人改变它前进的速度和方向,或由陆地行走转为水中游弋。

swissinfo及通讯社

数据资料

这项研究由洛桑联邦理工学院和法国国家健康医药研究所(French National Institute for Health and Medical Research,简称INSERM)合作进行。

研究经费由瑞士国家科学基金会(Swiss National Science Foundation)和法国科研与技术部(French Ministry for Research and Technology)共同提供。

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