筋肉机器人构造分成三个部分

变形金刚?那还不够炫拉,在此为您介绍「筋肉」机器人~

印象中,机器人总是以电路和硬质的关节、骨架组成,透过电路讯号完成机器操作;而现在, 新一代的生物机器即将颠覆你的想像!伊利诺大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的Rashid Bashir团队,在Proceedings of the National Academy of Science期刊上发表了一款利用生物肌肉与3D列印骨架组合而成的「筋肉」机器人[1]。

这已经不是Bashir的团队第一次发表生物性机器人,作为此领域的先驱,他们一直致力于发展微型生物性机器人(小于1公分),希望能应用在药物输送、标靶治疗上。过去他们曾使用鼠类的心脏细胞作为马达来驱动3D列印制成的骨架,使其能够完成走路的动作,但是由于该细胞会自主收缩,造成设计者无法有效控制运动的状况。

有鉴于先前的缺点,新款的筋肉机器人使用了骨骼肌取代心脏细胞作为运动马达,并透过电流脉冲来控制它的收缩。如影片所示,机器人的构造分成三部分: 1. 3D列印制作而成的水凝胶骨架,它作为支撑整个机器人的结构主体,并具备一定柔软性提供机器人运动的空间;

2. 作为运动马达的骨骼肌细胞;

3. 连接骨骼肌与骨架的接点,整体的结构是模仿生物「肌肉-肌腱-骨架」的构造而设计,两侧的接点同时也作为机器人行走时的「脚」。当电流脉冲输入到骨骼肌内,骨骼肌便会收缩带动机器人行走,机器人运动的速度可以根据电流脉冲的频率来做调整,频率越快机器人运动越快。

这款设计有几项明显的优势,像是使用3D设计的骨架,可以提供未来的设计者更多的变化可能,设计者可以根据自己的需求重新更换骨架零件来达到不同功能;再者,可以精淮调控运动的速度,提高了使用的泛用性。

未来,研究团队希望能将这款筋肉机器人的功能进一步提升,像是加入神经元和受器使其能够针对不同外界刺激或是不同化学物质浓度来执行具方向性的运动。「我们的目标是希望将这款机器发展成一套感应型的标靶药物输送载体,当机器在人体内侦测到特定的化学物质浓度变化(可能是疾病造成),便会主动向病灶移动并释放出药物,而现在这款能够精密控制的筋肉机器人正是迈向梦想的一大步」Bashir说道。

參考資料:

  1. Three-dimensionally printed biological machines powered by skeletal muscle, PNAS, DOI: www.pnas.org/content/early/2014/06/26/1401577111

原文发布于微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

原文发表时间:2017-10-02

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