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美研制出肌肉动力行走生物机器人
栏目分类:智能机器人   发布日期:2014-07-07 21:32   浏览次数:2779专栏投稿 值班编辑:QQ281688302

新一代微型生物机器人能收缩肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展示了一类行走生物机器人(bio-bots),由肌肉细胞推动、电脉冲控制,研究人员能对其发号施令。相关论文在线发表于最近的美国《国家科学院学报》上。 不管你想制造任何种类的生物机器

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新一代微型生物机器人能收缩肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展示了一类行走“生物机器人”(bio-bots),由肌肉细胞推动、电脉冲控制,研究人员能对其发号施令。相关论文在线发表于最近的美国《国家科学院学报》上。

“不管你想制造任何种类的生物机器人,由细胞驱动的生物刺激都是一项基本要求。”负责这项研究的伊利诺斯大学厄本那香槟分校生物工程主管拉什德·巴什尔说,“我们正在把工程原理与生物学整合在一起,设计开发生物机器人和用于环境、医疗方面的系统。生物学非常强大,如果我们能学习利用其优势,将带来许多好东西。”

巴什尔小组用3D打印技术造出一种柔韧的水凝胶和活细胞组成的生物机器人。以前,他们也曾用跳动的小鼠心脏细胞造出一种能自己“行走”的生物机器人,但心脏细胞不停地收缩,让他们无法控制机器人的运动。因此要用心脏细胞来设计生物机器人是很困难的,它不能随意开关、加快或减慢速度。

新设计的生物机器人受自然的肌腱骨骼启发。据物理学家组织网近日报道,他们用3D打印水凝胶制成主骨,既能支持生物结构,又能像关节一样弯曲。再把一条肌肉锚在主骨上,就像肌腱把肌肉附着在骨骼上。生物机器人的速度由电脉冲频率来控制,频率越高,肌肉收缩越快,生物机器人也就走得越快。

“骨骼肌细胞很有吸引力,你可以用外部信号来调整它的步调。”巴什尔说,“比如设计一种设备,让它能在感觉到某种化学物质或接到某个信号时开始工作,可以使用骨骼迹我们把它作为设计工具之一,工程师在设计时,还有不同的方案。”

“这完全是自然的,我们的研究基于仿生设计原则,如肌肉骨骼系统的自组织。”论文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科维奇说,“本成果代表了生物机器开发与控制方面的重要一步,能够刺激、训练或培养它们来工作。这种系统最终可能发展成一代生物器,用于药物递送、手术机器人、‘智能’移植、移动环境分析器等。”

下一步,研究人员将加强对生物器运动的控制,像集成神经元那样,用光或化学物质控制生物器向不同方向运动。“我们的目标是把这些设备用作‘自主传感器’。”巴什尔说,“比如,让它能感觉到某种化学物质,朝它运动并释放中和剂。刺激控制生物器是向此目标迈进的一大步。”

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