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生物混合機(jī)器人是一種非常前沿的機(jī)器人技術(shù)，是指使用生物材料執(zhí)行例如傳感、處理或驅(qū)動(dòng)等功能任務(wù)的機(jī)器，這種機(jī)器人不僅僅是由金屬和電路組成，而是融合了活體肌肉組織，使它們能夠以一種前所未有的方式與環(huán)境互動(dòng)。
最近，在《高級(jí)智能系統(tǒng)》上發(fā)表的一篇論文中，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)展示了他們?nèi)绾螌⒒铙w肌肉組織集成到機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，為開發(fā)下一代生物混合機(jī)器人的穩(wěn)健、可重復(fù)和預(yù)測(cè)性設(shè)計(jì)及制造奠定了基礎(chǔ)。


設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)外形
傳統(tǒng)的生物混合機(jī)器人是使用柔軟的粘彈性材料制成的，但這些材料的性能會(huì)隨著肌肉移動(dòng)的速度和頻率而變化，對(duì)于機(jī)器人骨架上肌肉的放置位置也極其敏感，限制了機(jī)器人的形態(tài)和功能。
為此該研究團(tuán)隊(duì)采用了線彈性材料，這些材料由剛性和柔性組件組合而成，可以在很寬的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)一致，并且不受肌肉放置位置的影響。研究人員表示，該機(jī)器人可以產(chǎn)生五倍大的運(yùn)動(dòng)，并且每次啟動(dòng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生相同的運(yùn)動(dòng)。
而制造這些機(jī)器人使用的是小鼠肌肉細(xì)胞系的肌肉組織，不過是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的培養(yǎng)皿中生長的，并不是從動(dòng)物身上獲得的，所以是一種可再生資源，也不涉及對(duì)動(dòng)物的傷害。
除此以外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，盡管這些機(jī)器人不是活的，但它們會(huì)像生物一樣經(jīng)歷疲勞。在高頻使用下(30分鐘內(nèi)每秒4次肌肉收縮)，機(jī)器人的性能會(huì)下降，但在較慢的操作速度下(30分鐘內(nèi)以每秒1次肌肉收縮)，它們能夠持續(xù)工作而不表現(xiàn)出疲勞。
據(jù)悉，這項(xiàng)技術(shù)具有高度可擴(kuò)展性，可用于廣泛生產(chǎn)，并且不僅局限于機(jī)器人領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)方面，生物混合機(jī)器人的技術(shù)可以用于監(jiān)測(cè)患病肌肉的力量，幫助開發(fā)新療法，恢復(fù)神經(jīng)肌肉疾病患者的活動(dòng)能力。