改善了生物肌肉與機器人的融合

生物混合機器人技術的新領域涉及在機器人中使用活組織，而不僅僅是金屬和塑料。肌肉是這種機器人的一個潛在關鍵組成部分，為運動和功能提供動力。然而，在努力將活體肌肉整合到這些機器中時，存在這些肌肉可以施加的力以及它們開始收縮并失去其功能之前的時間量的問題。

現(xiàn)在，在“ 科學機器人 ”雜志上發(fā)表的一項研究報告中，東京工業(yè)大學研究所的研究人員通過開發(fā)一種新方法克服了這些問題，這種方法從單個肌肉前體細胞發(fā)展到肌肉細胞填充片，再到功能完善的骨骼肌組織。他們將這些肌肉整合到生物混合機器人中，作為對抗體模仿體內(nèi)的那些，以實現(xiàn)卓越的機器人運動和持續(xù)肌肉功能超過一周。

該團隊首先構建了一個機器人骨架，用于安裝這對運動肌肉。這包括可旋轉的關節(jié)，肌肉可以附著的錨，以及提供刺激以誘導肌肉收縮的電極。對于機器人的活體肌肉部分，該團隊不是提取和使用在身體中完全形成的肌肉，而是從頭開始構建一個。為此，他們使用含有稱為成肌細胞的肌肉前體細胞的水凝膠片，將這些片材附著在機器人骨架錨上的孔，以及用于促使肌纖維以對齊方式形成的條紋。

“一旦我們建立了肌肉，我們成功地將它們用作機器人中的拮抗對，一個收縮，另一個擴張，就像在體內(nèi)一樣，”研究通訊作者Shoji Takeuchi說。“他們相互施加相反的力量這一事實阻止了他們的萎縮和惡化，就像之前的研究一樣。”

該團隊還在不同的應用中對機器人進行了測試，包括一個拾取和放置一個環(huán)，并讓兩個機器人齊聲工作以拾取方框。結果表明，機器人可以很好地完成這些任務，肌肉的激活導致機器人末端的手指狀突起彎曲大約90°。

“我們的研究結果顯示，利用這種對抗性的肌肉排列，這些機器人可以模仿人類手指的動作，”主要作者Yuya Morimoto說。“如果我們能夠?qū)⒏噙@些肌肉組合到一個裝置中，我們應該能夠重現(xiàn)復雜的肌肉相互作用，讓手，手臂和身體的其他部位發(fā)揮作用。”