مار رباتیکی مجهز به موقعیت‌یاب زیستی طراحی شد/ توسعه ربات‌ها برای کاربرد‌های زیست پزشکی

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، در سال‌های اخیر مطالعات بسیاری به منظور توسعه ربات‌های الهام گرفته از طبیعت، به ویژه الهام گرفته از گونه‌های خاصی از حیوانات، انجام شده است. در همین راستا نیز گروهی از محققان دانشگاه بوردو در فرانسه و همچنین دانشگاه توکیو رباتی را طراحی کرده‌اند که هم شباهت بسیاری به مار دارد و هم از حرکات مار تقلید می‌کند.

 

محققان ادعا می‌کنند که هدف اصلی این تحقیق، توسعه رباتی برای کاربر‌های زیست پزشکی و به ویژه آسیب‌های نخاعی است. آن‌ها می‌گویند: در این ربات، از جنبش جانوری استفاده کردیم که با کمک شبکه‌های عصبی مصنوعی انجام می‌شود و از رفتاری که مار‌ها در طبیعت دارند، تقلید می‌کند. به همین دلیل می‌خواهیم در آینده پروتز‌های عصبی‌ای طراحی کنیم که در آن، نورون‌های مصنوعی می‌توانند به خوبی جایگزین نورون‌های بیولوژیکی شوند.

 

جنبش جانوری مفهوم و رفتاری در علوم حیوانی است که به نوع حرکت جانوران هنگامی که قصد دارند از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر نقل مکان کنند، دلالت دارد. یکی از مهم‌ترین چالش‌هایی که محققان در ساخت ربات‌های الهام گرفته از طبیعت با آن روبرو هستند، بازیابی جنبش جانوری است. در حیوانات، اکثر حرکات توسط فعالیت شبکه‌های تولید الگوی مرکز (CPG) انجام می‌شود.

اساسا، CPG‌ها مدار‌های عصبی‌ای هستند که وقتی فعال می‌شوند، الگو‌های حرکتی ریتمیک (مثل راه رفتن، تنفس و شنا) را در صورت عدم وجود ورودی‌های حسی و زمان‌بندی تولید می‌کنند. در گذشته، بسیاری از مطالعات روی CPG‌ها و اثرات آن روی حرکت حیوانات تمرکز داشت.

 

به طور کلی، محققانی که سعی در توسعه ربات‌های حیوان‌نما دارند، CPG‌ها را با استفاده از مدل‌های عصبی ساده یا نوسانگر‌هایی که قادر به مقیاس زمانی بیولوژیکی نیستند، بازیابی می‌کنند و به این ترتیب به جای استفاده از روش بیومیمتیک یا زیست تقلید، از سیستم‌های الهام گرفته از حیوانات بهره می‌برند. با این حال، این مدل‌ها صرفا نوسان‌های سینوسی انجام می‌دهند و از این رو قادر به انجام الگو‌های جنبش جانوری نیستند. ولی محققان آلمانی به طور خاص تصمیم به توسعه CPG زیست تقلیدی گرفتند که می‌تواند به طور موثر رفتار و حرکت بیولوژیکی را تقلید کند. بر همین اساس، مار رباتیک خود را با دو عنصر کلیدی طراحی کردند که یکی نقش مغز و دیگری نقش بدن را ایفا می‌کند.

 

آن‌ها می‌گویند: مار رباتیک ما از دو بخش اصلی تشکیل شده است؛ یکی مغز آن است که از شبکه‌های عصبی زیست تقلید بهره می‌برد؛ و دیگری بخش بدن که شبیه واگن‌های به هم چسبیده‌اند و شباهت بسیاری به استخوان‌های نخاع دارند. شبکه عصبی مصنوعی این ربات خیلی نزدیک به شبکه عصبی واقعی یک حیوان است که از نورون، سیناپس تشکیل شده است.
آن‌ها می‌افزایند: سیگنال‌ها توسط مغز این مار رباتیک تولید می‌شوند و در تمام بدن آن منتشر می‌شوند تا موتور‌های مختلف آن را روشن کنند و حرکت این ربات را شکل دهند.

 

محققان ادعا می‌کنند که قصد دارند هوشمندی مغز این ربات را بالا ببرند و از یادگیری ماشینی در آن استفاده کنند تا بتواند قوانین یادگیری را بیاموزد. آن‌ها همچنین می‌خواهند حسگر‌های بیشتری را نیز در بدن این ربات به کار ببرند.

 

آن‌ها معتقدند که با این کار در آینده می‌توانند نورون‌های مصنوعی را با نورون‌های زنده ترکیب کنند و یک ربات زیست هیبریدی بسازند.