从小鼠细胞中提取的肌肉组织能移动"生物杂交机器人"

2024年04月10日 22:06 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

有时,大自然为制造有效的机器人提供了最好的蓝图。它还能提供最好的材料。数十亿年的自然选择造就了一些令人印象深刻的机械,工程师们也惯于从周围的世界中汲取灵感。尤其是柔性机器人领域,其柔性和顺应性组件在很大程度上要归功于仿生学。

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虽然这些系统具有柔软的外形,但它们的许多部件仍像传统的同类产品一样是刚性的。研究人员正在努力为这些软体机器人引入柔性元件,以创造运动能力。正如麻省理工学院简明扼要地所说,"我们的肌肉是大自然的完美致动器"。

不过,该团队的研究并不只是简单地模仿肌肉。该校的研究人员正在使用活体肌肉组织与合成机器人部件结合,制造一种被称为"生物混合"的机器人。

麻省理工学院工程学教授里图-拉曼(Ritu Raman)证实了这一过程,并指出:"我们用小鼠细胞构建肌肉组织,然后把肌肉组织放在机器人的骨架上。然后,这些肌肉就充当了机器人的致动器--每当肌肉收缩时,机器人就会移动。"

肌肉纤维连接到一个被称为"挠曲"的"弹簧状"装置上,该装置是系统的一种骨骼结构。生物肌肉组织很难处理,而且通常难以预测。将其放置在培养皿中,肌肉组织会按预期膨胀和收缩,但不是以可控的方式膨胀和收缩。

要在机器人系统中使用,它们必须可靠、可预测和可重复。在这种情况下,就需要使用在一个方向上具有顺应性,而在另一个方向上具有抵抗性的结构。拉曼的团队在马丁-卡尔佩珀教授的麻省理工学院制造实验室找到了解决方案。

挠性结构仍需根据机器人的规格进行调整,最终选择了刚度为肌肉组织1/100的结构。拉曼指出:"当肌肉收缩时,所有的力都会转化为该方向的运动。这是一种巨大的放大。"

拉曼说,这种肌肉纤维/挠性系统可以应用于各种不同尺寸的机器人,但研究小组的重点是制造超小型机器人,以便有朝一日能在体内进行微创手术。

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