麻省理工学院的软机器人人造肌肉可以像人类虹膜一样弯曲

前言

利用这项技术开发更先进的软体机器人。

麻省理工学院的工程师们设计出一种巧妙的新方法，可以为软机器人生产人造肌肉，这种肌肉可以向多个方向弯曲，类似于人体中的复杂肌肉。该团队利用 3D 打印技术以及源自人类和小鼠的肌肉细胞来培育一种可以同心和径向拉伸的人工结构，类似于人类虹膜扩张和收缩瞳孔的方式。

研究人员将这种方法称为“冲压”，因为它需要 3D 打印一个印章，印章上有微小的刘海，每个刘海仅够容纳一个细胞。有趣的是，它的灵感来自于 Jell-O 模具塑造凝胶状甜点的方式。

接下来，他们将印章压入水凝胶中——水凝胶是生物组织的合成等价物，为真实细胞提供灵活的含水基质。

“冲压”方法包括 3D 打印手持式印章，印章上有微观刘海图案，用于容纳真实细胞，细胞沿着这些刘海生长成纤维（底部） Ritu Raman 等人/麻省理工学院

这些充满水凝胶的刘海随后被植入了经过基因改造、对光线有反应的真实肌肉细胞。这些细胞在一天的时间里沿着刘海生长成纤维，随后长成与人类虹膜大小大致相同的肌肉。

研究人员随后用光脉冲刺激这种人造肌肉，它就像真实的人类虹膜一样向多个方向收缩。

“在这项工作中，我们想要证明我们可以使用这种印章方法来制造一个‘机器人’，它可以做以前的肌肉驱动的机器人无法做到的事情，”Ritu Raman 解释说，他是描述这种方法的论文的共同作者，该论文于上周发表在《生物材料科学》杂志上。

这可能会解锁软机器人的新功能，由于软机器人装有非柔性部件，因此其操作更加机械化。“如果我们可以使用软生物机器人，而不是使用水下机器人中常见的刚性执行器，那么我们就可以导航，并且更加节能，同时还可以完全生物降解和可持续，”拉曼指出。

这种印章方法之所以引人注目，不仅因为它具有强大的功能，还因为它成本低廉且易于获取。麻省理工学院的研究团队在这项研究中使用了学校的高端精密 3D 打印机，但拉曼表示，使用消费级打印机也可以制作出同样复杂的印章。印章还可以清洗并重复使用，以制造更多的人造肌肉。

研究人员计划尝试使用其他类型的细胞进行压印，并研究可以复制的其他肌肉，以实现各种机器人功能。

我很期待看到在不久的将来如何利用这项技术开发更先进的软体机器人。今年早些时候，我们看到康奈尔大学的研究人员发明了“机器人血液” ——一种无需刚性结构即可嵌入机器人的氧化还原液流电池系统。通过这两项创新，我们距离制造出能够挤进狭窄空间并调查泄漏的海底管道或进行具有挑战性的搜救行动的机器人又近了一步。

编译自/ScitechDaily

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