Новые искусственные ноги физиологически точно воспроизводят походку человека

Несколько исследователей из университета штата Аризона создала робоноги, каковые в первый раз, согласно точки зрения разработчиков, подробно моделируют биофизические изюминки перемещения человека. Главным отличием этих робоног есть подход к программированию кинематики, основанный на создании аналога биологического генератора шагательных перемещений с обратной связью.

У других млекопитающих и человека в спинном мозге существуют функциональные образования, воображающие собой нейронные подсети с громадной долей автоматизма. Одна из таких структур, расположенных в области поясничного утолщения, именуется генератор шагательных перемещений (ГШД, либо сentral pattern generator – CPG в английской литературе). В нём генерируются нервные импульсы, задающие ритм и снабжающие координированную последовательность перемещений нижних конечностей.

Благодаря наличию ГШД люди смогут не думать о ходе ходьбы, а грудные дети при удерживании за руки в касании опоры и вертикальном положении совершают характерные перемещения ногами ещё перед тем как обучатся находиться.

В работе использована несложная имитация ГШД, которую делают электронные аналоги двух мотонейронов. Они генерируют импульсы поочерёдно, задавая ритм перемещения. Механизм обратной связи обеспечивается за счёт сенсоров, расположенных в разных частях робо-ноги. Их задача имитировать тактильные и проприорецепторы человека для отслеживания изменения касания положения и момента опоры.

Оказавшийся стиль походки робоног ближе всего соответствует таковому у детей, только что обучившихся ходить.

Частично это обусловлено тем, что одной из решаемых на протяжении изучения задач было изучение процесса обучению ходьбе и формирования стереотипов перемещений в раннем возрасте.

Разработчики уверены в том, что не обращая внимания на массу упрощений в имитации мышц нижних конечностей, их васкуляризации и иннервации, созданные робоноги смогут послужить правильной моделью во многих областях медицины и в робототехнике. Они окажут помощь в изучении биомеханики, разработке лечения нарушений и методов выявления опорно-двигательного аппарата и при создании более идеальных протезов.

Уникальная статья “Физическая модель сенсомоторных сотрудничеств на ходу” была размещена в издании «Неврологическая инженерия».

Случайное видео:


Интересные записи: