生物混合機(jī)器人是一個(gè)全新的領(lǐng)域，涉及到在機(jī)器人內(nèi)使用活的組織，而不僅僅是金屬和塑料。肌肉是這種機(jī)器人的潛在關(guān)鍵零部件，為機(jī)器人的動(dòng)作和功能提供動(dòng)力。

然而，在努力將活的肌肉整合到這些機(jī)器中時(shí)，這些肌肉所能施加的力量以及它們開始收縮和喪失功能之前的時(shí)間都是個(gè)問題。

現(xiàn)在，在《科學(xué)機(jī)器人(Science Robotics)》雜志上發(fā)表的一篇研究報(bào)告中，東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所的研究人員通過開發(fā)一種新方法克服了這些問題，這種方法是從個(gè)體肌肉前體細(xì)胞發(fā)展到肌肉細(xì)胞填充片材，然后發(fā)展到功能完好的骨骼肌組織。他們將這些肌肉組合成一個(gè)生物混合機(jī)器人，作為對(duì)抗模仿機(jī)體中的機(jī)器人，以獲得卓越的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和持續(xù)的肌肉功能超過一周。

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。其中包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)，肌肉可以附著的錨點(diǎn)，以及提供刺激誘發(fā)肌肉收縮的電極。對(duì)于機(jī)器人的活肌肉部分，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(gòu)建一個(gè)肌肉。為此，他們使用含有稱為成肌細(xì)胞的肌肉前體細(xì)胞的水凝膠片材，將這些片材連接到機(jī)器人骨骼錨定件上的孔，以及用于以對(duì)齊的方式促進(jìn)肌纖維形成的條紋。

團(tuán)隊(duì)的研究成員Shoji Takeuchi表示，“一旦我們建立了肌肉，我們成功地將它們用作機(jī)器人中的對(duì)抗對(duì)象，其中一個(gè)收縮，另一個(gè)擴(kuò)展，就像身體一樣，他們正在彼此施加對(duì)立的力量，這一事實(shí)阻止了他們像以前的研究一樣縮小和惡化。”

該團(tuán)隊(duì)還測(cè)試了機(jī)器人的不同應(yīng)用，包括拾取和放置一個(gè)環(huán)，并讓兩臺(tái)機(jī)器人一起工作來拾取方形框架。結(jié)果表明，機(jī)器人可以很好地執(zhí)行這些任務(wù)，激活肌肉導(dǎo)致機(jī)器人末端的指狀突起彎曲大約90°。

第一作者Yuya Morimoto說，“我們的研究結(jié)果表明，使用這種對(duì)抗性肌肉布置，這些機(jī)器人可以模仿人類手指的動(dòng)作，如果我們能把更多的肌肉結(jié)合成一個(gè)單一的裝置，我們就能夠重現(xiàn)復(fù)雜的肌肉相互作用，讓手、手臂和身體的其他部分發(fā)揮作用。”