肌肉組織驅(qū)動(dòng)的兩足機(jī)器人問世，能模仿人類步態(tài)行走和急轉(zhuǎn)彎
與機(jī)器人相比，人類肢體極為靈活，能做出精細(xì)動(dòng)作，并能有效地將能量轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)。受人類步態(tài)的啟發(fā)，日本研究人員將肌肉組織和人造材料結(jié)合在一起，制造出一款雙足生物混合機(jī)器人，可行走和旋轉(zhuǎn)。相關(guān)論文發(fā)表在26日的《物質(zhì)》雜志上。
論文通訊作者、日本東京大學(xué)教授竹內(nèi)昌治表示，生物混合機(jī)器人是生物學(xué)和力學(xué)的融合，這是以生物功能為特征的機(jī)器人新領(lǐng)域。使用肌肉作為執(zhí)行器，研究人員可建造一個(gè)緊湊的機(jī)器人，并通過(guò)柔軟的觸感實(shí)現(xiàn)高效、無(wú)聲的運(yùn)動(dòng)。
該機(jī)器人擁有創(chuàng)新的兩足設(shè)計(jì)，建立在此前利用肌肉的生物混合機(jī)器人的基礎(chǔ)上。當(dāng)前，肌肉組織已可驅(qū)動(dòng)生物混合機(jī)器人向前爬行、直線游泳和轉(zhuǎn)彎，但不能急轉(zhuǎn)彎。然而，能夠旋轉(zhuǎn)和急轉(zhuǎn)彎是機(jī)器人避開障礙物所需的基本特性。
為了建造一個(gè)動(dòng)作更靈活、更精細(xì)的機(jī)器人，研究人員設(shè)計(jì)了一種模仿人類步態(tài)并在水中操作的生物混合機(jī)器人。該機(jī)器人有一個(gè)泡沫浮標(biāo)頂部和加重的腿，能幫助它在水下直立。機(jī)器人的骨架主要由硅橡膠制成，可彎曲以適應(yīng)肌肉的運(yùn)動(dòng)。然后，研究人員將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的骨骼肌組織條連接到硅橡膠和兩條腿上。
當(dāng)研究人員用電刺激肌肉組織時(shí)，肌肉收縮，抬起腿;當(dāng)電流消失時(shí)，腳后跟向前著地。通過(guò)每5秒在左右腿之間交替進(jìn)行電刺激，生物混合機(jī)器人以5.4毫米/分鐘的速度完成了行走。
為了轉(zhuǎn)彎，研究人員每隔5秒反復(fù)敲擊一次右腿，同時(shí)以左腿充當(dāng)錨點(diǎn)。機(jī)器人在62秒內(nèi)完成了90度左轉(zhuǎn)。
研究人員表示，在為機(jī)器人升級(jí)更多生物組件之前，團(tuán)隊(duì)必須集成一個(gè)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)系統(tǒng)，以維持活組織和設(shè)備結(jié)構(gòu)，使機(jī)器人能夠在空氣中操作。
總編輯圈點(diǎn)：
這些年，很多科學(xué)家致力于讓機(jī)器人“進(jìn)化”得更像人：不但把它們調(diào)教得像人一樣聊天、思考，而且連外形也更像人。這樣做是大有用處的。比如，酒店的送菜機(jī)器人、醫(yī)院的導(dǎo)診機(jī)器人、養(yǎng)老院的陪護(hù)機(jī)器人，如果從外形到說(shuō)話都硬邦邦、冷冰冰，用戶體驗(yàn)必然大打折扣。反過(guò)來(lái)，假如能讓這些服務(wù)機(jī)器人的外形和聊天方式更像人，就能讓用戶體驗(yàn)到機(jī)器人的“溫度”，從而大大提升服務(wù)機(jī)器人的價(jià)值。
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