蚯蚓是農(nóng)民的好助手，人們叫它“活犁耙”。蚯蚓能夠松土，它經(jīng)常在地下鉆洞，使土壤疏松多孔，外界的游離氣體就容易深入土中，促使微生物滋生，植物的根就很容易發(fā)育，地面上的水分或者肥料也容易深入土中，莊稼得到養(yǎng)料，長得就好。同時(shí)蚯蚓還可以入藥，治療一些疾病。但是對于機(jī)器人學(xué)家來說，它們其實(shí)是一個(gè)很有趣的研究對象。眾所周知，運(yùn)動(dòng)能力是機(jī)器人技術(shù)開發(fā)的一個(gè)極為重要的方面。而如今科學(xué)家們越來越多地把目光轉(zhuǎn)向了動(dòng)物王國，希望能夠從中獲得靈感。近日，來自Case Western大學(xué)的研究人員就受蚯蚓啟發(fā)，開發(fā)出了一種仿生的蠕蟲機(jī)器人，這種機(jī)器人未來有望在手術(shù)、甚至是管道清理中得到應(yīng)用。

    據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，這個(gè)讓人眼界大開的機(jī)器人是由一支由神經(jīng)科學(xué)家和工程師組成的研究團(tuán)隊(duì)打造的，其成員包括來自該校仿生機(jī)器人研究中心的Alexander S. Boxerbaum、Andrew D. Horchler、Kendrick M. Shaw、Hillel J. Chiel和Roger D. Quinn等。盡管該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)就此課題在發(fā)表了幾篇論文，不過本月初他們在Society for Neuroscience（SfN，神經(jīng)科學(xué)協(xié)會(huì)）年會(huì)上的展示還是讓人矚目。

      據(jù)該項(xiàng)目研究人員Horchler解釋說，蚯蚓有一種特別奇怪的運(yùn)動(dòng)形式，也就是我們所謂的蠕動(dòng)。它們使用兩種類型的肌肉來收縮和擴(kuò)張液囊——使自己的身體更長、更薄、更寬或者更短，并藉此向前運(yùn)動(dòng)。通過仔細(xì)研究蚯蚓能夠產(chǎn)生這一運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)和身體系統(tǒng)，Horchler及其同事已經(jīng)打造出了一個(gè)3D打印的機(jī)器人，可以以機(jī)械的形式再現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)。“這種運(yùn)動(dòng)方式在約束空間中特別有效。因此軟蟲機(jī)器人最終可能會(huì)在管道檢測、洞穴勘探或者地質(zhì)考察中發(fā)揮作用。理解這一運(yùn)動(dòng)的控制和物理現(xiàn)象是其中的關(guān)鍵，而我們通過力學(xué)模型、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)仿真解決了這個(gè)問題。”研究團(tuán)隊(duì)解釋說。

     為了能夠重建它，科學(xué)家們建立了一系列運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和2D模擬方案。“相反，這個(gè)原型使用一個(gè)處于外部的連續(xù)編織的網(wǎng)來使機(jī)器人的身體產(chǎn)生波浪式的運(yùn)動(dòng)。”他們。最終他們打造出了這個(gè)前所未有的蠕蟲機(jī)器人CMMWorm（兼容模塊化網(wǎng)格蠕蟲）。它是由一個(gè)人工神經(jīng)元控制器和一系列神經(jīng)元組組成的模塊化蠕蟲機(jī)器人。幾十個(gè)3D打印的節(jié)點(diǎn)通過尼龍的方式相互連接，致動(dòng)器也在其中，除此之外科學(xué)家們還是有了一些市場上可以買到的現(xiàn)成部件。

      此外，CMMWorm最讓人印象深刻的是它的收縮能力。“除了每段獨(dú)立控制和具有可更換的網(wǎng)格屬性之外，CMMWorm還具有很高的收縮率（可收縮至其最大直徑的52%）。因此這種機(jī)器人可以游走管道如履平地。”他們說。將來這種CMM蠕蟲機(jī)器人的微型版本甚至可以進(jìn)入人體，執(zhí)行一些類似內(nèi)鏡檢查的任務(wù)等。更為詳細(xì)的信息可點(diǎn)擊此處瀏覽研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的關(guān)于這個(gè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的論文。

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