利用化石证据设计了一个pleurocystitid的软机器人复制品

独孤一山隙

Pleurocystitid化石和pleurocystitid机器人复制品。学分:卡内基梅隆大学工程学院

（）据卡内基梅隆大学（凯特琳·兰德拉姆）：卡内基梅隆大学机械工程系的研究人员与西班牙和波兰的古生物学家合作，利用化石证据设计了一个pleurocystitid的软机器人复制品，pleurocystitid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移动的棘皮动物之一。

这项研究今天发表在《美国国家科学院院刊》上，旨在通过引入一个新的研究领域——古仿生学——来拓宽动物设计和运动的现代视角，该研究旨在使用软机器人学、具有柔性电子设备和软材料的机器人学来理解驱动灭绝生物进化的生物力学因素。

“Softbotics是另一种利用软材料构建灵活的机器人肢体和附属物的方法。只有当我们回顾动物进化的时间表时，许多生物学和自然的基本原理才能得到充分的解释。我们正在建造机器人类似物，以研究运动是如何变化的，”卡梅尔·马吉迪说，他是主要作者，卡内基梅隆大学机械工程教授。

人类在地球上的时间只占地球历史的0.007%，影响进化理解和启发今天机械系统的现代动物王国只是历史上所有生物的一小部分。

使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拟移动附肢的柔性柱状结构，该团队证明了pleurocystitids很可能能够通过推动动物前进的肌肉茎在海底移动。尽管没有现代的类似物(棘皮动物已经进化到包括现代的海星和海胆)，但由于它们在棘皮动物进化中的关键作用，侧囊动物一直是古生物学家感兴趣的。

该团队确定，大范围的清扫运动可能是最有效的运动，增加树干的长度可以显著提高动物的速度，而不会迫使它发挥更多的能量。

“受生物启发的机器人社区的研究人员需要从生物体中挑选出值得采用的重要特征，”博士候选人兼第一作者理查德·德萨特尼克解释说。

“本质上，我们必须决定好的移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五个肢体来移动吗，或者我们能找到更好的策略吗？”CMU大学校友、第一作者之一扎克·帕特森补充道。

既然该团队已经证明他们可以使用软机器人来设计灭绝的生物，他们希望探索其他动物，比如第一个可以从海洋旅行到陆地的生物——这是无法使用传统机器人硬件以同样方式进行研究的。

“给近5亿年前存在的东西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能够从中学习到多少东西，”合著者、卡内基梅隆大学机械工程教授菲尔·莱杜克说。“我们不仅仅是在看地下的化石，我们试图通过与令人惊叹的古生物学家合作，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和西班牙地质和采矿研究所的Samuel Zamora。