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機器腿大躍進 仿人走路肌肉律動

自由時報/ 2012.07.07 00:00
〔編譯魏國金/綜合外電報導〕美國科學家表示,已研發出迄今最先進的機器腿,它能模仿控制人類走路的肌肉律動,讓機器人不再是僵硬的走路,這項成果使人性化家用機器人的研發目標向前邁進一步。

研究人員表示,該機器腿原本是為理解人類如何學習走路的基礎研究,或許有朝一日,相關研發也有助於脊髓損傷病患恢復步行能力。亞利桑納大學電機暨電腦工程系的路易斯指出,有別於動作十分僵硬的傳統機械腿,此仿生腿利用內部的負荷感應器,可協助小型電腦根據接觸的地面調整動作,而有人腿般輕微上下的姿態、運動。他與同事克雷恩共同研發,研究成果六日發表於同儕評鑑刊物「神經工程」期刊。

在人體腰椎脊髓處有中樞模式產生器(CPG),CPG是產生並控制肌肉律動信號的神經網絡,相關信號讓身體可產生移動所需的步伐。該機器腿最驚人之處,就在於它能複製CPG信號,讓機器腿去模仿「控制」而不僅是「運動」。

腿關節會收縮使力

傑作還包含髖關節與膝、踝關節,三大關節藉由九個肌肉驅動器移動,所謂肌肉是克維拉合成纖維帶,藉由轉動馬達,拉緊纖維帶模仿出肌肉收縮。每個肌肉纖維帶都有一個功能類似人腿肌腱的負荷感應器,當肌肉收縮,感應器感應到肌肉緊張,將發送有關使多少力、在哪裡使力等訊號到腦部。

這項研究的主要目標當然是研發一個更像人體動作的機器人,路易斯指出,下一步將是結合可控制步伐的視覺與其他觸覺感應器,他說:「所以當一個踉蹌時,整個系統可以自行校正而不會跌倒。」

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