以脊髓運動神經模型驅動之水陸兩用機械蠑螈

希望能重現動物的行為一直是機器人領域研究的目標。瑞士的洛桑聯邦理工學院（EPFL）的仿生機械人實驗室多年來一直致力於研究蠑螈的動作模式。由於在演化上蠑螈是比較原始的脊椎動物，又兼具游泳及爬行兩種運動模式，於是這種在歐洲富有神秘色彩的動物成為最適合的模式生物。中樞模式發生器Central pattern generators (CPG)分佈在脊椎動物的整條脊髓，動物的身體擺動及步伐的動作就是由CPG產生的。CPG在七鰓鰻身上被大量研究，以此為根據，Ijspeert等人發展出CPG的相位振盪器數學模型，用以描述CPG之間的運動狀態關係。在機器人機構方面，整部機械蠑螈包含8對身體CPG及2對四肢CPG，機械蠑螈的身體由可以獨立運作的模組組成，模組內包含一對CPG。機械蠑螈在運動時CPG訊號順著脊髓由上游傳到下游，即可做出規律的身體運動，可以在游泳及步行模式之間順利切換。
EPFL的A.J.Ijspeert長年研究CPG的運動模型，其成果為擬蠑螈機器人Salamandra robotica，曾於2007年發表於Science期刊。之後更推出第二代Salamandra robotica II，提昇硬體功能以及進一步調整數學模型參數後機械蠑螈的動作更加逼真。仿生機器人的研究不僅可以提供控制工程領域新的方法，也加深理解神經系統如何在生物構造上運作。

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撰稿：高暐哲
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參考文獻
A.J. Ijspeert et al. From swimming to walking with a salamander robot driven by a spinal cord model. Science (2007)

Alessandro Crespi et al. Salamandra Robotica II: An Amphibious Robot to Study Salamander-Like Swimming and Walking Gaits. IEEE Transactions on Robotics (2013)

參考影片
Salamandra robotica I:
https://www.youtube.com/watch?v=k72Rf78Wu_c
Salamandra robotica II:
https://www.youtube.com/watch?v=g9Y21XuyMbM