Вчені створили робота, що відтворює ходу людини

Американські вчені створили робота, який біологічно точно відтворює ходу людини. Його рухи контролює найпростіша модель нейронної мережі, що контролює "м'язи" під час ходіння.

Результати роботи Терези Клейн (Theresa Klein) та Ентоні Льюїса (Anthony Lewis) опубліковані у Journal of Neural Engineering.

У спинному мозку ссавців розташована нейронна мережа, що дозволяє ходити в "автоматичному" режимі, не думаючи про те, як зробити крок, - так званий центральний генератор впорядкованої активності (central pattern generator, CPG). CPG відповідає за чергування періодів збудження і гальмування різних мотонейронів. За допомогою зворотного зв'язку, що надходить у мозок від рухового апарату, коригування руху може проводитися під час його здійснення.

Найпростішою моделлю CPG служить мережа, що складається лише із двох нейронів, які не можуть виробляти ритмічні сигнали поодинці, а діють лише у парі. На основі цієї двонейронної моделі Клейн та Льюїс створили роботизовані ноги, які біологічно найбільш точно відтворюють ходу людини. CPG подає сигнали "м'язам" робота, які складаються із моторів Robotis RX-28 та ременів. Вбудовані у кінцівки сенсори грають роль системи зворотного зв'язку.

"Ця нейронна мережа є основним елементом CPG і допомагає пояснити, як у людей із пошкодженим спинним мозком після певних видів стимуляції відновлюється втрачена здатність ходити", - зазначила Клейн.

Крім того, за допомогою цієї моделі вчені постаралися пояснити, як діти навчаються ходити. На їхню думку, діти спочатку використовують найпростішу нейронну мережу, подібну до тієї, що вбудована в їхнього робота, і вже потім "навчають" цю мережу більш складним рухам. Цим самим можна пояснити, що діти, які не навчилися ходити самостійно, можуть виконувати прості рухи на біговій доріжці.

Нагадаємо, що у травні нинішнього року команда японських винахідників-аматорів, які називають себе Suidobashi Heavy Industry, створила величезного робота вагою близько 5 т і висотою 3,6 м. Усередині даного механізму є місце для людини, яка керує всіма рухами робота.