日本科學(xué)家給機(jī)器人骨骼上裝上肌肉,讓機(jī)器人做出更細(xì)致的動(dòng)作
東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所研究人員,研發(fā)出了「生物混合機(jī)器人(Biohybrid Robot )」,科學(xué)家們?cè)谌嗽旃趋郎涎b上兩組老鼠肌肉,可以讓機(jī)器人在運(yùn)作上更加細(xì)致。
機(jī)器人能做的事情越來(lái)越多了,除了可以掃地、煮咖啡、做漢堡,靈巧程度完全不亞于人類,但除了技術(shù)上與人類并駕齊驅(qū),現(xiàn)在就連「軀殼」也越來(lái)越接近人類。
最近東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所研究人員,研發(fā)出了「生物混合機(jī)器人(Biohybrid Robot )」,科學(xué)家們?cè)谌嗽旃趋郎涎b上兩組老鼠肌肉,目的是要讓機(jī)器人在運(yùn)作上彈性能夠更細(xì)致,目前這款「生化機(jī)器手指」能夠持續(xù)運(yùn)作長(zhǎng)達(dá)一星期,未來(lái)希望能夠在義肢等醫(yī)學(xué)用途上發(fā)揮更大功效。
搭配老鼠成肌細(xì)胞,讓肌肉自己「長(zhǎng)出來(lái)」
要做出「生物混合機(jī)器人(Biohybrid Robot )」可以簡(jiǎn)單區(qū)分為兩大步驟,首先必須先有手指的骨架,科學(xué)家利用3D打印做出樹(shù)脂材質(zhì)的手指架構(gòu),骨架的頂端和中間分別有兩個(gè)電極,兩對(duì)電極之間有四個(gè)活動(dòng)的錨點(diǎn)。
另一個(gè)部分,就是最關(guān)鍵的「活體肌肉」,這些肌肉并不是直接取自于活體動(dòng)物,而是從人造骨架上直接「長(zhǎng)出來(lái)」的,聽(tīng)起來(lái)很玄,科學(xué)家們的做法,是在骨架上放滿包覆著大鼠肌肉細(xì)胞的成肌細(xì)胞的水凝膠片,水凝膠片能刺激成肌細(xì)胞長(zhǎng)成活體肌肉,接著透過(guò)骨架上的兩端電極刺激肌肉,肌肉受刺激后就會(huì)收縮,連帶著帶動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng),來(lái)完成機(jī)器手指的彎曲動(dòng)作。
▲機(jī)器手指上淡橘色呈透明狀的組織,就是用老鼠細(xì)胞培育出的人造肌肉,透過(guò)肌肉的彈性能做出更細(xì)致的動(dòng)作。
為了仿真宛如人類的手指結(jié)構(gòu),這款生物混合機(jī)器人結(jié)合了兩組大鼠肌肉來(lái)控制手指關(guān)節(jié),因此能夠更精準(zhǔn)控制機(jī)器手指動(dòng)作,甚至藉由肌肉本身的彈性,提起重量更重的東西。
東京大學(xué)機(jī)器工程師 Shoji Takeuchi 表示:「如果我們未來(lái)能用更大量的肌肉打造機(jī)器人,或許就能成功執(zhí)行更復(fù)雜的肌肉運(yùn)動(dòng),像是手掌、手臂或身體其他部份。」
但這套生物混合機(jī)器人有一個(gè)很大的局限,就是活體肌肉能只能維持運(yùn)作一個(gè)禮拜的時(shí)間,且整套生物混合機(jī)器人必須放在培養(yǎng)液中才能保存。
動(dòng)作更靈活,人造肌肉將應(yīng)用在機(jī)器人
一般機(jī)器手臂運(yùn)作起來(lái)也蠻順暢的,許多人會(huì)好奇,為什么還要大費(fèi)周章搭配人造肌肉呢?
原因是現(xiàn)在常見(jiàn)的金屬、塑料材質(zhì),不論是運(yùn)動(dòng)幅度、彈性,都不比有血有肉的活體肌肉來(lái)的好,為了在執(zhí)行指令動(dòng)作上,完成更細(xì)致準(zhǔn)確的任務(wù),搭配活體肌肉的生物混合機(jī)器人,會(huì)是未來(lái)的其中一種解決方案。
但最為現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題,仍舊是活體肌肉的使用期限,目前根據(jù)日本團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn),最長(zhǎng)也只能保存一周,因此未來(lái)的目標(biāo)除了要優(yōu)化機(jī)器手指的關(guān)節(jié)靈活度,更要延長(zhǎng)機(jī)器人的壽命,研究團(tuán)隊(duì)表示,未來(lái)若技術(shù)更加成熟,就能在裝置上加入更大量的活體肌肉,就能讓機(jī)器人做出更多、更復(fù)雜的動(dòng)作,未來(lái)能夠用在義肢、骨骼疾病、精密儀器組裝等領(lǐng)域上。