凯斯西储大学 (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(CWRU 三重校友)合作开发下一代类人机器人手。

研究人员主要专注于进一步改进他们和其他研究人员所称的“软抓手”，例如可以在不损坏桃子或蘑菇的情况下摘取桃子或蘑菇的机器人肢体。

“许多人可能已经看到机械臂采摘苹果并将它们放入篮子中，但我们希望达到远高于此的灵敏度水平，” 生物学教授 Hillel Chiel 说，他是三位研究人员之一。“如果我们的机器人能够学习处理柔软的水果或蔬菜而不压碎它们，我们就会进步。”

该团队主要专注于提高机械臂的灵敏度和“学习”能力，阿瑟·P·阿明顿工程教授、 凯斯工程学院生物机器人综合体主任罗杰·奎因 (Roger Quinn) 说，他也在从事该项目。

“已经有工程师使用的学习模型，但他们实际上主要是在猜测动物的行为——受动物的启发，是的，但只是一个近似值，”奎因说。“但我们在这里可以做的实际上是观察动物神经系统中发生的事情，因为它实际上正在学习，然后尝试复制它。”

Chiel 说，现有的机械臂不具备智能敏感度来辨别何时轻轻拉动或用力拉动。然而，即使是像海蛞蝓这样简单的动物也展示了这种技能：海蛞蝓会定期调整它使用自己的舌头状抓手拉下海藻碎片吃的力度或轻柔程度。

而且由于蛞蝓只有几百个控制该器官的神经元(整个大脑中只有 20,000 个神经元，而人脑中有 800 亿个神经元)，科学家们可以更轻松地跟踪脑-肌肉相互作用并深入了解如何构建一个机器人系统，他说。

三位熟悉的研究人员

国家科学基金会 (NSF) 向该团队提供了 150 万美元的赠款以支持这项工作。卡内基梅隆大学 (CMU) 的前凯斯西储 研究员 Vickie Webster-Wood申请了这笔资金。所有三名研究人员都被列为新项目的共同主要研究人员。

Chiel 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也有任命，他将继续研究海蛞蝓，对它们在神经层面的学习方式进行分类。

Quinn 将在这些发现的启发下构建合成神经系统，Webster-Wood 将用人造肌肉构建实际的机器人附件，以测试团队提出的各种版本(参见照片中早期版本的抓取器顶部;另一个版本显示在 Chiel 的 youtube 页面上)。

“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，并且直接有助于它们如何能够进行灵巧和精细的抓握，”CMU 机械工程助理教授 Webster-Wood 说。 2016 年，蛞蝓机器人 在凯斯西储(Case Western Reserve)引起了全国的关注。

“在工程中，这个想法被称为形态智能，物理系统有助于简化控制器，”Webster-Wood 说。“我们的工作将利用这一最初从海蛞蝓中汲取灵感的现象，创造出一种新的、完全适应性强的软机械臂和抓握器。”

研究与“NeuroNex”的努力一致

这项新的努力补充了研究人员在 NSF 影响深远的 5000 万美元项目的保护下的工作：下一代神经科学网络，或 NeuroNex。

由 Quinn 领导的一个团队——包括 Chiel 和 Webster-Wood——获得了大约 800 万美元的 NeuroNex 资金 ，用于研究各种体型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，但从另一个方向来看，”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——如果我们能够学习它，我们可以在下一代机器人上做得更好。”