机器人各部分通讯中断后，还能正常运动吗？这里的元器件是指传感器、通信总线、控制电路，是机器人运动的核心。现在，在观察鳗鱼之后，EPFL的一组科学家得出结论：是的！他们模拟了鳗鱼的结构，打造了一个“即使通讯中断也能继续移动”的机器人，极大地提高了机器人的移动能力。该研究刊登在ScienceRobotics的封面上：请看一看。中断的控制和传感器，可以进行运动通常情况下，如果动物的脊髓（中枢神经系统）被截肢，相应的肢体就会瘫痪。即使是脊椎动物（如大多数鱼类）在切断脊髓后也无法协调动作，运动能力严重下降。但在鱼鳗之中，被切成两半后，下半身还能做出游动的动作。△一块从案板上滑落的鳗鱼，引起了科学家的兴趣：机器人也能是完整的吗？机器人通常依靠“大脑”（主控系统）来控制自己的动作。一旦总控信号中断，全身就会“瘫痪”。如果你掌握了鳗鱼的运动技能，就能让运动控制变得更容易。研究人员对鳗鱼进行分析后，发现了两个特点：一是通过周围神经系统感知环境，协调运动；第二，通过中枢神经系统，用一组神经元（神经振荡器）产生规律的肌肉活动来抵御通讯中断。基于这两个特点，科学家们设计了一种会在波浪中游动的“鳗鱼”机器人。首先是环境感知部分，即机器人的“周围神经系统”。研究人员设计了一套机械传感器，由通信电路、带放大器的称重传感器和纤维板组成，作为机器人的“感知皮肤”，感知水中的动态。这组机械传感器通过磁铁固定在机器人的外部，与相邻的模块相连，最后连接到头部，将信号反馈给神经元，控制左右“肌肉”的运动。在每个模块的顶部，还有一个用于运动跟踪的浮动元素。机械传感器和漂浮部件共同构成了机器人的“皮肤”（图中黄色篷布周围的黑色部分），机器人通过它感知水流的压力，实现在避开障碍物的情况下逆水行进的效果.然后，控制运动部分，即机器人的“中枢神经系统”。这部分由10个伺服电机组成，每个部分都是一个独立的电路，由装有Linux系统的电脑、电池和无源连接模块组成一个控制一段肌肉的系统。各部分的控制系统完全独立。即使一个部分损坏，其余模块也可以根据传感器实现有规律的肌肉活动，就像节拍器的共振：运动很有节奏感：然后，用一层防水泳衣来“中枢神经系统”（黄色布料），系统准备就绪。这样的“鳗鱼”机器人，在控制系统等部件坏掉的情况下，真的能正常运动吗？多次中断后，它还能不停地靠墙游动。研究人员对机器人进行了测试在一个2米×6米×0.31米的水池中，测试的结构有4种，分别是无传感器（CPG）、无耦合（前后组件无连接）、无神经振荡器、全功能（论文中提出的结构）下图显示了这些类型的机器人在不同部分的运行被人为暂时中断后的减速情况（图A~P），其中横轴表示in的个数terruptions：从图中可以看出，中断有4种类型：sensor中断、Coupling中断、neuraloscillator中断，以及所有三种分量中断。显然，无论是三个组件全部中断还是其中一个组件中断，采用这种结构的机器人都比其他机器人架构要好得多。其他几款机器人，在面临多个组件中断时，速度在9次以上后就降为0了。只有论文中介绍的机器人结构，在多个部件中断9次后，仍能保持0.1m/s以上的速度。这也表明，论文中提出的机器人即使在只有“中枢神经系统”（主控）和“周围神经系统”（传感器）其中之一处于活动状态时，也能保持几乎恒定的运动速度。只有在主控和传感器同时多次中断的情况下，机器人的速度才会慢慢下降。这项研究对于可重构和模块化的机器人非常有用，也可以用于搜救和环境监测，提高机器人的鲁棒性。作者介绍RobinThandiackal，本科毕业于ETH（苏黎世联邦理工学院），获EPFL（洛桑联邦理工学院）博士学位，目前在哈佛大学做博士后工作。合著者KamiloMelo曾在EPFL从事博士后工作，随后创立了机器人公司KM-RoBoTa，同时仍与EPFL进行学术合作。其他8位作者分别来自洛桑联邦理工学院、法国南特大学数字科学实验室（LS2N）、日本东北大学和舍布鲁克大学。除了研究鳗鱼机器人，KamiloMelo的公司还研究了抗坠落和坠落的类蛇机器人：论文地址：https://robotics.sciencemag.org/content/6/57/eabf6354
