昆虫半机械人可能听起来像科幻小说，但这是一种相对较新的现象，它利用电刺激来控制昆虫的运动。这些混合昆虫计算机机器人，正如它们的科学名称，预示着小型、高移动和高效设备的未来。

然而，尽管取得了重大进展，但由于不同昆虫的神经和肌肉系统存在巨大差异，进一步的进展变得复杂起来。

在最近发表在《eLife》杂志上的一项研究中，一个国际研究小组研究了竹节虫腿部肌肉的电刺激与产生的扭矩(使腿部移动的扭曲力)之间的关系。

他们集中研究了在昆虫运动中起重要作用的三块腿部肌肉:一块用于推进，一块用于关节僵硬，另一块用于站立和摆动腿部之间的转换。在实验中，研究人员让竹节虫的身体保持固定，并用电刺激三条腿部肌肉中的一条，使其产生类似行走的动作。

这项研究是由日本东北大学工程研究生院机器人系副教授Dai Owaki领导的。实验在德国比勒费尔德大学进行，由沃尔克·德和约瑟夫·施密茨教授管理的实验室进行。

Owaki指出:“根据我们的测量结果，我们可以建立一个模型，预测当对腿部肌肉施加不同模式的电刺激时产生的扭矩。”“我们还发现，电刺激的持续时间与产生的扭矩之间几乎存在线性关系，这意味着我们可以通过观察施加电脉冲的长度来预测将产生多大的扭转力。”

只需要几次测量，Owaki和他的合作者就可以将其应用于每只昆虫。由于这些发现，科学家们将能够改进调谐生物混合机器人的马达控制，使它们的运动更加精确。

虽然该团队知道他们的见解可以为各种应用程序带来适应性强且高度移动的设备，但他们仍然提出了一些需要解决的关键挑战。“首先，模型测试需要在自由行走的昆虫中实施，并且必须改进电刺激以更接近地模拟自然神经肌肉信号，”Owaki补充说。

作者：日本东北大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231004105145.htm

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