改善了生物肌肉與機(jī)器人的融合

生物混合機(jī)器人技術(shù)的新領(lǐng)域涉及在機(jī)器人中使用活組織，而不僅僅是金屬和塑料。肌肉是這種機(jī)器人的一個(gè)潛在關(guān)鍵組成部分，為運(yùn)動(dòng)和功能提供動(dòng)力。然而，在努力將活體肌肉整合到這些機(jī)器中時(shí)，存在這些肌肉可以施加的力以及它們開(kāi)始收縮并失去其功能之前的時(shí)間量的問(wèn)題。

現(xiàn)在，在“ 科學(xué)機(jī)器人 ”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究報(bào)告中，東京工業(yè)大學(xué)研究所的研究人員通過(guò)開(kāi)發(fā)一種新方法克服了這些問(wèn)題，這種方法從單個(gè)肌肉前體細(xì)胞發(fā)展到肌肉細(xì)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(jī)器人中，作為對(duì)抗體模仿體內(nèi)的那些，以實(shí)現(xiàn)卓越的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和持續(xù)肌肉功能超過(guò)一周。

該團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了一個(gè)機(jī)器人骨架，用于安裝這對(duì)運(yùn)動(dòng)肌肉。這包括可旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)，肌肉可以附著的錨，以及提供刺激以誘導(dǎo)肌肉收縮的電極。對(duì)于機(jī)器人的活體肌肉部分，該團(tuán)隊(duì)不是提取和使用在身體中完全形成的肌肉，而是從頭開(kāi)始構(gòu)建一個(gè)。為此，他們使用含有稱(chēng)為成肌細(xì)胞的肌肉前體細(xì)胞的水凝膠片，將這些片材附著在機(jī)器人骨架錨上的孔，以及用于促使肌纖維以對(duì)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(jī)器人中的拮抗對(duì)，一個(gè)收縮，另一個(gè)擴(kuò)張，就像在體內(nèi)一樣，”研究通訊作者Shoji Takeuchi說(shuō)?！八麄兿嗷ナ┘酉喾吹牧α窟@一事實(shí)阻止了他們的萎縮和惡化，就像之前的研究一樣?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)還在不同的應(yīng)用中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了測(cè)試，包括一個(gè)拾取和放置一個(gè)環(huán)，并讓兩個(gè)機(jī)器人齊聲工作以拾取方框。結(jié)果表明，機(jī)器人可以很好地完成這些任務(wù)，肌肉的激活導(dǎo)致機(jī)器人末端的手指狀突起彎曲大約90°。

“我們的研究結(jié)果顯示，利用這種對(duì)抗性的肌肉排列，這些機(jī)器人可以模仿人類(lèi)手指的動(dòng)作，”主要作者Yuya Morimoto說(shuō)?！叭绻覀兡軌?qū)⒏噙@些肌肉組合到一個(gè)裝置中，我們應(yīng)該能夠重現(xiàn)復(fù)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?！?/p>