学院研究重点：亨利·阿斯特利博士

我们问了阿斯特利博士几个关于他研究的问题。看看下面他的回答吧！

描述你的研究。

我的研究重点是动物运动的生物力学，在生物学和物理学的交叉点。为了在环境中移动，动物必须使用生理过程来产生力，通过肌肉骨骼系统和形态传递这种力，并通过神经系统控制它，同时在有时机械复杂和异质的环境中导航。我用各种各样的系统来研究这些原理，包括蛇、青蛙和早期的四足动物。蛇能够以非常简单的身体计划穿越各种各样的环境，通过不同的控制策略和步态戏剧性地改变它们与环境的相互作用，例如侧绕，横向波动和手风琴运动。青蛙在弹射机制中使用弹性肌腱，使它们能够产生远远超出肌肉力量极限的跳跃功率输出，这表明肌肉骨骼形态有可能显著改变功能。早期的四足动物凭借原始的四肢和有限的控制力在一个新颖而具有挑战性的机械环境中移动，这构成了一个有趣的生物力学难题。我使用生物系统上的各种技术（例如运动捕捉，高速视频，逆动力学，体外肌肉测试）研究这些系统和其他系统，以及仿生机器人和机器人物理模型的构建，这使我们能够指挥不同的控制方案，并以可控的，可重复的方式实验性地操纵形态学。

在您的实验室工作的学生获得了哪些类型的技术专长？

阿斯特利实验室的学生将能够学习与活体动物和机器人系统一起工作的各种技能。学生们将学习使用高速视频、动作捕捉技术、力传感器、肌电图和声速测量法（检测肌肉活动和长度）从活体动物身上收集生物力学数据，以及直接评估肌肉收缩特性的体外实验。这些数据可以使用逆动力学等技术进行处理，逆动力学允许在运动过程中重建每个关节的扭矩和功率，系统发育比较方法可以测试进化时间的相关性，检测进化约束，并测试特征进化模型。机器人系统可以达到双重目的，既可以展示对系统基本动力学的理解，又可以作为有机体的机器人物理模型，使我们能够以严格的、可重复的方式测试形态和行为，而这在活的有机体中通常是不可能的。学生将学习如何构建和控制机器人，包括编程、3D打印、设计软件、各种控制器板和集成传感器，最终生产出自己的机器人系统来测试他们的论文假设。