本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在流行小說中，人形機器人沒有節奏——看看 “機器人舞” 就知道了。然而，節奏——或者說是使人類能夠產生重複運動模式的神經生理過程——是創造更像人一樣移動的機器人的關鍵。亞利桑那大學的一個工程師團隊如是說，他們聲稱已經制造出了一組機器人腿，其模仿人類步態的能力比迄今為止任何其他人造生命形式都要好。
事實上，下面的影片提供了一個令人信服的例子。儘管步態有點僵硬，但機器人腿可以彎曲，甚至還有些搖擺。亞利桑那大學機器人與神經系統實驗室主任 M. Anthony Lewis 和該實驗室的博士生 Theresa Klein 將於週五在神經工程雜誌上發表一篇研究報告，詳細介紹他們是如何做到這一點的。
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像許多機器人專家一樣，Lewis 和 Klein 從自然界中尋找靈感。人類在脊髓腰部區域有一箇中央模式發生器 (CPG)。CPG 是一個產生有節奏訊號的神經網路，使身體能夠產生運動所需的步行動作週期。CPG 根據從腿部收集的資訊建立和控制這些訊號，這些資訊表明，例如，行走時地面的坡度和堅實度。
Lewis 和 Klein 的機器人具有最簡單的 CPG 形式——只有兩個神經元交替發射訊號以產生節奏，以及負載感測器，用於確定每條腿壓在踩踏表面上時肢體的受力。這種設定類似於使人類嬰兒學會走路的心理機制——一對神經元使他們的小腿能夠在練習中協調節奏地工作。
該大學機器人的每條腿都由髖部、膝蓋和腳踝組成，由九個肌肉驅動器移動。肌肉收縮是透過旋轉電機拉動 凱夫拉爾 帶來模擬的。每條肌肉帶都裝有一個負載感測器，該感測器模擬了人類腿部的肌腱，在肌肉收縮時感知肌肉張力，並將有關施加了多少力以及在何處施力的訊號傳送到大腦。
當然，這項研究的主要目標之一是在機器人中創造更像人類的運動。但研究人員也希望他們的工作有助於更好地解釋人類是如何行走的，以及脊髓損傷患者如何在受傷後的幾個月內透過適當的刺激來恢復行走能力。
圖片和影片由亞利桑那大學提供