4.5亿年前的有机体在Softbotics中找到了新生命

卡内基梅隆大学机械工程系的研究人员与来自西班牙和波兰的古生物学家合作，利用化石证据设计了侧囊虫的软机器人复制品，侧囊虫是一种存在于近4.5 亿年前的海洋生物，被认为是最早能​​够使用肌肉茎运动的棘皮动物之一。

该研究今天发表在《国家科学院院刊》(PNAS)上，旨在通过引入一个新的研究领域——古仿生学——旨在使用软机器人、具有柔性电子和软材料的机器人来拓宽动物设计和运动的现代视角。 ，了解利用灭绝生物推动进化的生物力学因素。

“软机器人是另一种利用软材料构建灵活的机器人肢体和附属物来为科学提供信息的方法。只有回顾动物进化的进化时间表，才能充分解释生物学和自然的许多基本原理。我们正在构建机器人类似物来研究运动如何变化，”卡内基梅隆大学机械工程教授、主要作者卡梅尔·马吉迪(Carmel Majidi)说。

由于人类在地球上的时间只占地球历史的0.007%，影响对进化的理解并激发当今机械系统的现代动物王国仅是历史上存在的所有生物的一小部分。

研究小组利用化石证据来指导他们的设计，并结合 3D 打印元素和聚合物来模仿移动附肢的柔性柱状结构，证明侧囊虫很可能能够通过肌肉茎推动海底移动。动物前进。尽管缺乏当今的类似物(棘皮动物已进化为包括现代的海星和海胆)，但侧囊虫因其在棘皮动物进化中的关键作用而引起了古生物学家的兴趣。

研究小组确定，大范围的扫动运动可能是最有效的运动，并且增加茎的长度可以显着提高动物的速度，而不会迫使其发挥更多的能量。

“仿生机器人领域的研究人员需要从生物体中挑选值得采用的重要特征，”博士生兼共同第一作者理查德·德萨特尼克(Richard Desatnik)解释道。

“从本质上讲，我们必须决定良好的运动策略来让我们的机器人移动。例如，海星机器人真的需要使用 5 个肢体来运动吗?还是我们可以找到更好的策略?” 卡内基梅隆大学校友、共同第一作者扎克·帕特森 (Zach Patterson) 补充道。

现在该团队已经证明他们可以使用 Softbotics 来设计灭绝的生物体，他们希望探索其他动物，例如第一个可以从海洋移动到陆地的生物体 - 这是使用传统机器人硬件无法以相同方式研究的生物体。

“为近 5 亿年前存在的事物带来新的生命本身就令人兴奋，但真正让我们对这一突破感到兴奋的是我们将能够从中学到很多东西，”合著者菲尔·勒杜克 (Phil LeDuc) 说道。卡内基梅隆大学机械工程系教授。“我们不仅仅是在观察地下的化石，我们还试图通过与令人惊叹的古生物学家合作来更好地了解生命。”

其他合作者包括波兰科学院古生物学研究所的 Przemyslaw Gorzelak 和西班牙地质与采矿研究所的 Samuel Zamora。