狗万客户端凯斯西储大学的生物机器人先驱希勒尔·切尔和罗杰·奎因与卡内基梅隆大学的科学家维姬·韦伯斯特-伍德一起进行新项目

凯斯西储狗万客户端大学(CWRU)的两位生物机器人先驱正与卡内基梅隆大学的一位同事(以及CWRU的三届校友)合作开发下一代类人机械手。

研究人员万博appmanbetx官网主要专注于进一步改进他们和其他研究人员所说的“软抓取器”,例如,可以在不损坏桃子或蘑菇的情况下抓取机器人肢体。

希勒尔Chiel

“许多人可能见过机械臂摘苹果并把它们扔进篮子里,但我们想要实现的灵敏度远远超过这一水平。生物学教授Hillel Chiel,该项目的三位研究人员之一。万博appmanbetx官网“如果我们能让机器人学会处理柔软的水果或蔬菜,而不会把它们压碎,我们就真的取得了进步。”

该团队特别专注于提高机械臂的灵敏度和“学习”能力罗杰·奎因,亚瑟·阿明顿工程学教授凯斯工程学院生物机器人综合体主任,他也参与了这个项目。

奎因说:“工程师们已经有了用于学习的模型,但它们实际上主要是对动物行为的猜测——是的,是受到动物的启发,但只是一个近似值。”“但我们在这里能做的是观察动物在学习时神经系统中发生了什么,然后尝试复制这一点。”

罗杰·奎因

切尔说,现有的机械臂没有智能灵敏度来辨别何时轻轻拉或用力拉。然而,即使是像海蛞蝓这样简单的动物,也展示了这种技能:海蛞蝓经常调整它使用自己的舌状抓取器来抓取小块海藻吃的力度或温柔程度,他说。

他说,由于蛞蝓只有几百个神经元控制这个器官(整个大脑只有2万个神经元,而人类大脑有800亿个),科学家可以更容易地追踪大脑和肌肉的相互作用,并深入了解如何构建一个机器人系统。

三位熟悉的研究人员万博appmanbetx官网

美国国家科学基金会(NSF)向该团队提供了150万美元的资助,以支持这项工作。前凯斯西储万博appmanbetx官网卡内基梅隆大学的维姬·韦伯斯特-伍德研究员(CMU)申请了资金,所有三位研究人员都被列为新项目的共同主要研究人员。万博appmanbetx官网

薇琪Webster-Wood

切尔还在医学院的神经科学和凯斯工程学院的生物医学工程方面有任命,他将继续与海蛞蝓合作,记录它们在神经层面上的学习方式。

奎因将在这些发现的启发下构建一个合成神经系统,韦伯斯特-伍德将用人造肌肉构建实际的机器人附着物,以测试团队提出的各种版本(见上图中抓取器的早期版本,由CMU博士生凯文·戴拍摄;另一个版本出现在了切尔的youtube页面上).

韦伯斯特-伍德说:“当我们观察动物时,我们发现肌肉的结构和特性实际上是具有适应性的,并直接有助于它们如何能够进行灵巧和细腻的抓取。”韦伯斯特-伍德是CMU机械工程学院的助理教授海蛞蝓机器人在2016年引起了全国的关注在凯斯西储大学的时候

韦伯斯特-伍德说:“在工程学上,这种想法被称为形态智能,即物理系统有助于简化控制器。”“我们的工作将利用这一现象,最初从海蛞蝓中获得灵感,创造出一种新的、完全适应的软机械臂和抓手。”

切尔正在观察水族箱里的海蛞蝓。

万博appmanbetx官网研究与“NeuroNex”的努力一致

这一新的努力补充了研究人员在该研究框架下的工作万博appmanbetx官网NSF耗资5000万美元的深远项目:下一代神经科学网络,简称NeuroNex

由奎因领导的团队,包括切尔和韦伯斯特-伍德获得了NeuroNex公司800万美元的资助研究各种大小动物的神经系统如何协调和控制与环境的相互作用。

“它们很好地结合在一起,neuronex正在研究‘我们如何使用机器人作为万博appmanbetx官网模型来更好地理解生物学?’但这个新项目正在研究同样的问题,但从另一个方向,”Chiel说。“在这里,我们正在研究海蛞蝓的生物学,就好像它是一种外星技术一样——如果我们能够学习它,我们就可以用下一代机器人做得更好。”


欲了解更多信息,请联系迈克·斯科特mike.scott@case.edu

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