哈佛最新研究：活肌肉驱动机器人开启未来科技新篇章

一项新的研究论文表明，科学家们正在设计可以像人类一样依靠肌肉细胞生存的机器人，摒弃齿轮和电机。

在哈佛医学院申秀润博士的带领下，工程师和生物学家们正在致力于将活组织与合成结构融合，以创造出更具人类特征的类人机器人。

当前的实验是新兴领域“生物混合机器人”的一部分，研究人员正在利用先进的制造技术来构建、控制和维持这些机器人。

如果研究取得成功，下一代机器人可能会利用活肌肉实现弯曲、收缩和生长。

从钢铁到细胞

为了实现他们的目标，科学家们使用两种类型的肌肉。第一种是骨骼肌，它在接收到电信号时会运动。第二种是心肌，它能够自主跳动，提供持续而协调的运动。

这两种肌肉组织各有独特的优势，但同样也带来了一系列挑战。肌肉组织是脆弱的，要求苛刻，并且在人体外存活时间短。为了生存，它需要营养、氧气和合适的环境。

在机器人系统中保持这些要求是很困难的，这就是制造工具派上用场的地方。

制造的重要性

研究论文指出了四种关键方法：3D生物打印、电纺丝、微流体技术和自组装。这些方法使科学家能够精确地排列肌肉细胞，并在工程支架中培育它们。

通过这些技术，细胞可以齐心协力地排列、成长和收缩，将活组织片转变为功能性驱动器。

“制造不仅仅是组装部件，”申博士在研究论文中解释道。

“这就是性能的关键。我们如何培养和引导肌肉细胞决定了这些机器人能否移动、适应和持久，”她说。

克服脆弱性

目前，大多数生物混合机器人并不算强大。它们比较脆弱，只能在受控环境中生存。因此，扩大它们的生产规模是一个巨大的挑战，因为这些机器人无法应对现实世界的各种不可预测情况。

研究人员正在采用三种策略来应对这个问题：多材料打印来增强强度和复杂性；可灌注支架通过提供营养来维持细胞存活；以及模块化设计让机器人更坚固、更具适应性。

类似的尝试

哈佛医学院在构建生物混合机器人方面的尝试并不是唯一的。

在三月初， 麻省理工学院的研究人员 对人工肌肉的实验，展示了它们如何向多个方向移动，模仿眼睛的虹膜。

另一项研究是由卡内基梅隆大学的研究人员进行的，他们正在致力于创建 AggreBots – 在人体肺细胞上工作的生物机器人。

机器的未来生活

如果肌肉驱动的机器人得以实现，生物混合系统将彻底改变多个行业。这些机器人与塑料或金属结构不同，能够适应、修复并与自身进行互动。

申及她的同事们认为，生物混合机器人正处于转型期。

“下一代生物混合机器人不仅会实现精确的驱动和适应能力。它们将突破规模和集成的限制。它们将积极促进人类健康，” 申说。

如果进展持续，未来的机器人可能不会发出碰撞声或嗡嗡声。相反，它们可能会像我们一样呼吸、跳动和生长。