微型生物混合機器人問世，可由肌肉和神經驅動_風聞

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編譯／雷鑫宇  審稿／西莫  責編／張夢

近日，美國研究人員開發了由肌肉和神經驅動生物混合機器人，該成果有望對生物工程、自愈材料等多個領域產生促進作用。

                                      新一代生物機器人效果圖。

據techxplore.com網站報道，美國伊利諾伊大學的研究人員近日開發出了一種由光刺激的神經肌肉組織驅動的軟機器人。該裝置的誕生，意味着距離利用機械工程技術開發自主生物機器人又近了一步。

伊利諾伊大學機械科學與工程學教授Taher Saif和生物工程學教授Rashid Bashir在《美國國家科學院院刊》雜誌中展示了這一雙尾機器人，它們的動力來自於機載運動神經元刺激的骨骼肌組織。神經元具有光感特性，當它被光線照射時，會產生信號刺激肌肉。

Saif説：“我們培養了由小鼠幹細胞分離出來的神經元細胞。神經元朝肌肉組織移動，形成神經肌肉連接，隨後游泳機器人開始自行組裝。”

在確認神經肌肉組織與他們合成的生物機器人骨架相互匹配後，Saif等開始着手優化機器人的性能。

Saif介紹説：“我們使用了機械科學與工程學教授Mattia Gazzola團隊開發的計算模型，以確定影響機器人游泳速度和效率的物理屬性。例如，我們研究了尾翼數量和尾翼長度對生物混合機器人的影響。考慮到生物機器人的成熟性有限，行動難以控制，對其支架結構進行精心設計顯得尤為重要。計算機模擬在我們的研究中扮演了重要角色，使我們得以選擇出最具潛力的設計。利用神經元驅動肌肉活動為進一步整合生物混合系統中的神經單元奠定了基礎。鑑於我們對動物神經控制的理解，利用神經網絡的層次結構，有可能推動生物混合神經肌肉的設計與發展。”

研究團隊合影。

Saif團隊認為，該研究將對多細胞工程生物系統的發展產生推動作用。多細胞工程生物系統具有智能響應環境刺激的性能，在生物工程、醫學和自愈材料等領域有巨大的應用潛能。

Saif等也強調，與有生命的有機體類似，生物混合機器人具有明顯的多樣性。

他説：“即便是雙胞胎也不可能完全相同。類似的，用於執行相同任務的生物機器人也不可能高度一致，這就是活體機器人的獨有屬性。”

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：0027-8424

原文鏈接：

https://techxplore.com/news/2019-09-microscopic-biohybrid-robots-propelled-muscles.html

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