美研制出首个人造肌肉动力行走机器人(2)

2014-09-29 09:38 责编: 来源: 浏览 参与 评论
导读 巴沙尔表示:身体肌肉的细胞非常具有吸引力,因为你可以利用电信号对其进行控制。他说:比如说,在你设计一款设备,其可以再检测到某种化学品或是接收到某个信号时启动,这时候你就会考虑使用身体肌肉细胞。对我们...
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  巴沙尔表示:“身体肌肉的细胞非常具有吸引力,因为你可以利用电信号对其进行控制。”他说:“比如说,在你设计一款设备,其可以再检测到某种化学品或是接收到某个信号时启动,这时候你就会考虑使用身体肌肉细胞。对我们来说,这是整个工具箱的一部分。我们希望能有不同的选择,以便工程师们在设计这些东西的时候可以采用。”

  这项设计的灵感来源于在自然界中观察到的肌腱骨结构。在3D打印的水凝胶中加入了支架,使其强度足以支撑整个生物机械体,但同时又足够柔韧灵活,可以实现关节的弯曲。每一条肌肉都使用两根支柱固定在支架上,就像肌腱骨连接身体的肌肉一样,但这两根支柱同时还要充当机器人脚的作用。

  这款机器人的速度可以通过调节电刺激的频率莱实现控制。更高的频率能让肌肉更快收缩,从而也让机器人的整体速度得以加速。

  项目组的研究生,这篇论文的合着者之一卡洛琳·凯特科维克(Caroline Cvetkovic)表示:“我们选择仿生设计作为起点是很自然地做法,就像是原生的肌肉骨骼系统。这项工作标志着我们朝着研制可以操控,训练甚至进行任务编程的生物机器人的方向迈出的重要的第一步。我们很高兴这一进展可能将会最终演化成为新一代的生物机器人,可以被广泛应用于药物分发,手术机器人,以及移动环境分析设备等等诸多领域。”

  下一步,研究人员们将继续开展工作,实现对生物机器人运动状态的更大程度操控,如为其植入神经系统,这样生物机器人便能运用光或化学信号实现各种控制。从工程的角度出发,设计者希望能够让生物机器人能够根据不同的信号做出不同的响应。

  感谢3D打印技术的发展,现在科学家们可以迅速尝试各种不同的形态与设计方案。巴沙尔与他的同事们甚至计划在本科生的课程中加入有关课程,以便让学生们也可以参与尝试设计不同的生物机器人。

  项目组研究生,论文合着者里图·拉曼(Ritu Raman)表示:“生物设计已经不是什么新鲜的概念,组织工程学研究人员早已在这一领域耕耘多年,而这在医学领域将会具有重要意义。

  但我们为什么要在这里停下脚步呢?我们可以继续循着这条路线往前走,借助细胞非凡的自组织能力以及对环境的响应能力,推进设计非自然的生物机械体和系统。”

  巴沙尔表示:“基于细胞结构进一步推进工程进展是令人兴奋的。我们的目标是让这些机器人能够使用自动感应器。比如我们希望它们可以感知某些特定的化学信号并向其接近,同时向目标施放化学剂来中和有毒物质。而此次实现电信号控制便是迈向这一目标的关键一步。”

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