機器人來了：改善了活體肌肉與機器人的結合

06-23

生物混合機器人的新領域涉及機器人內部的活組織使用，而不僅僅是金屬和塑料。肌肉是這種機器人的潛在關鍵組成部分，為動作和功能提供動力。然而，為了將活肌整合到這些機器中，這些肌肉可以施加的力量以及它們開始收縮並失去其功能之前的時間存在問題。

現在，在Science Robotics雜誌上發表的一篇研究報告中，東京大學工業科學研究所的研究人員通過開發一種新方法克服了這些問題，這種方法從個體肌肉前體細胞發展到肌肉細胞填充片材，然後發展到功能完好的骨骼肌組織。他們將這些肌肉組合成一個生物混合機器人，作為對抗模仿機體中的機器人，實現卓越的機器人運動和持續一周的肌肉功能。

該團隊首先構建了一個機器人骨架，用於安裝這對運動肌肉。這包括一個可旋轉的關節，肌肉可以附著的錨點，以及提供刺激誘發肌肉收縮的電極。對於機器人的活肌部分，不是提取和使用完全形成在身體中的肌肉，而是從頭開始構建一個肌肉。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材，將這些片材連接到機器人骨骼錨定件上的孔，以及用於以對齊的方式促進肌纖維形成的條紋。

「一旦我們建立了肌肉，我們成功地將它們用作機器人中的對抗對象，其中一個收縮，另一個擴展，就像身體一樣，」研究相關作者Shoji Takeuchi說。「他們正在彼此施加對立的力量，這一事實阻止了他們像以前的研究一樣縮小和惡化。」

該團隊還測試了不同應用中的機器人，包括拾取和放置一個環，並讓兩台機器人一起工作來拾取方形框架。結果表明，機器人可以很好地執行這些任務，激活肌肉導致機器人末端的指狀突起彎曲大約90°。

「我們的研究結果表明，使用這種對抗性肌肉布置，這些機器人可以模仿人類手指的動作，」主要作者YuyaMorimoto說。「如果我們可以將更多的這些肌肉結合到一個裝置中，我們應該能夠複製使手，手臂和身體其他部位發揮功能的複雜肌肉相互作用。」