Wednesday, August 22, 2007

步行機器人揭開人類邁步前行之謎

來自德國的研究人員日前表示,一種能適應不同地形的步行機器人(walking robot)將可協助科學家理解人類如何行走的奧秘,甚至在未來改善針對脊髓神經(spinal cord)和其它部位損傷的治療方法。

發明機器人的研究人員表示,過去這款名為RunBot的30公分高機器人只能在平地上行走,遇到斜坡就會跌倒;但自從採用了紅外線眼(infrared eye)之後,RunBot現在可以探測行進路線上的斜坡,並在4~5次嘗試之後調整自己的步伐克服坡度。

在學會爬坡之前,這個機器人總是不斷跌倒,但它每秒可邁出3~4步長,比普通人類每秒1.5~2.5的步長要快;參與RunBot設計的德 國Goettingen大學研究人員Florentin Woergoetter表示:「它會不斷反覆摸索學習,需要經過約4~5次的跌倒才能學會。」

Woergoetter在《Computational Biology》期刊上發表了自己的研究成果,並把RunBot的學習過程與學走路的幼兒進行比較。和人類一樣,RunBot在直立行走時身體會稍稍前傾,而爬坡時步伐會更短一些。

RunBot能走路的關鍵之一在其“大腦”,它的紅外線眼和控制電路相連,引導它需要的時候改變步伐。之前的研究顯示,人體內的動力控制系統是由肌肉與脊髓神經之間交互作用的多個層級所組成,這個部份大多數是自主運作,但某些運動則需要更高層級的控制──即大腦。

Woergoetter表示,上述關係解釋了為何某些下半身癱瘓的病人使用輔具之後就可在跑步機上使用雙腳,也是RunBot研究的核心。他並指出,透過機器人研究進一步了解人體各個不同部份如何在行走時互相合作,對於改善醫療保健有著實質性的作用。

這類機器人研究不僅有助於為殘障者設計出更好的義肢,也能協助臨床治療師與病患一起對抗脊髓損傷等症狀,重新恢復運動能力。Woergoetter表示:「RunBot實際上就是人類直立行走的一個模型,將幫助我們進一步了解箇中奧祕並帶來更好的治療方法。」

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