东京科学家在研究生物混合机器人上取得重大突破

生物混合机器人是一个全新的领域，涉及到在机器人内使用活的组织，而不仅仅是金属和塑料。肌肉是这种机器人的潜在关键零部件，为机器人的动作和功能提供动力。

然而，在努力将活的肌肉整合到这些机器中时，这些肌肉所能施加的力量以及它们开始收缩和丧失功能之前的时间都是个问题。

现在，在《科学机器人(Science Robotics)》杂志上发表的一篇研究报告中，东京大学工业科学研究所的研究人员通过开发一种新方法克服了这些问题，这种方法是从个体肌肉前体细胞发展到肌肉细胞填充片材，然后发展到功能完好的骨骼肌组织。他们将这些肌肉组合成一个生物混合机器人，作为对抗模仿机体中的机器人，以获得卓越的机器人运动和持续的肌肉功能超过一周。

该团队首先构建了一个机器人骨架，用于安装这对运动肌肉。其中包括一个可旋转的关节，肌肉可以附着的锚点，以及提供刺激诱发肌肉收缩的电极。对于机器人的活肌肉部分，不是提取和使用完全形成在身体中的肌肉，而是从头开始构建一个肌肉。为此，他们使用含有称为成肌细胞的肌肉前体细胞的水凝胶片材，将这些片材连接到机器人骨骼锚定件上的孔，以及用于以对齐的方式促进肌纤维形成的条纹。

团队的研究成员Shoji Takeuchi表示，“一旦我们建立了肌肉，我们成功地将它们用作机器人中的对抗对象，其中一个收缩，另一个扩展，就像身体一样，他们正在彼此施加对立的力量，这一事实阻止了他们像以前的研究一样缩小和恶化。”

该团队还测试了机器人的不同应用，包括拾取和放置一个环，并让两台机器人一起工作来拾取方形框架。结果表明，机器人可以很好地执行这些任务，激活肌肉导致机器人末端的指状突起弯曲大约90°。

第一作者Yuya Morimoto说，“我们的研究结果表明，使用这种对抗性肌肉布置，这些机器人可以模仿人类手指的动作，如果我们能把更多的肌肉结合成一个单一的装置，我们就能够重现复杂的肌肉相互作用，让手、手臂和身体的其他部分发挥作用。”