
有时候,大自然提供了建造有效机器人的最佳蓝图。它还可以提供最好的材料。数十亿年的自然选择已经打造出一些非常令人印象深刻的机制,所以工程师们从周围世界中借鉴一些灵感也是情有可原的。特别是,软机器人领域 — 其灵活和顺从的组件 — 非常依赖动物生物学。
然而,虽然这些系统具有柔软的形式,但其中许多组件仍然像传统机器人那样呆板。研究人员正在努力引入柔性元件,为这些软机器人创造运动能力。正如麻省理工学院简洁地表达:“我们的肌肉是大自然完美的执行器。”
然而,该团队并非仅仅模仿肌肉。该学校的研究人员正在使用活肌肉组织与合成机器人部件配合,创建一类被称为“生物混合”的机器人。
麻省理工学院工程教授Ritu Raman向TechCrunch确认了这一过程,并指出:“我们利用老鼠细胞培育肌肉组织,然后将肌肉组织放在机器人的骨架上。肌肉组织然后充当机器人的执行器 — 每当肌肉收缩时,机器人就会移动。”
肌肉纤维连接到一种名为“弯曲器”的“弹簧状”装置上,这种装置作为系统的一种骨骼结构。生物肌肉组织在工作时可能会很难处理,通常是不可预测的。将其放入培养皿中,组织会按照预期膨胀和收缩,但不是以受控的方式。
为了在机器人系统中使用,它们必须是可靠、可预测和可重复的。在这种情况下,需要使用在一个方向上具有顺应性,另一个方向上具有阻力的结构。Raman的团队在麻省理工学院的Martin Culpepper教授的制造实验室中找到了解决方案。
弹簧器仍然需要根据机器人的规格进行调整,最终选择了比肌肉组织刚度小100倍的结构。“当肌肉收缩时,所有力都转化为该方向的运动,” Raman指出。“这是一个巨大的放大。”
肌肉纤维/弯曲器系统可以应用于不同尺寸的各种机器人,但Raman表示,团队专注于创建极小型的机器人,将来可能在体内执行微创手术。