467毫米/分钟：自训肌肉驱动生物混合机器人创下最快速度纪录

新加坡国立大学打造出自训肌肉组织，为迄今速度最快的生物混合机器人提供动力，消除了机器人技术领域的一个关键瓶颈。

新加坡国立大学的研究人员开发出一种新方法，通过让实验室培育的肌肉进行自我训练来使其更加强健，从而消除了生物混合机器人领域的一个主要限制。

该团队搭建了一个平台，将两块工程化肌肉组织连接起来，使它们能够持续地相互推拉。

在早期发育过程中，随着肌肉自然收缩，它们实际上创造了自己的锻炼方式，无需外部刺激或控制系统。

这种自训方法带来了破纪录的性能表现。经过强化的肌肉为一种名为OstraBot的生物混合游泳机器人提供了动力，该机器人的速度达到了每分钟467毫米，这是所有已报道的骨骼肌驱动机器人中最快的速度。

这项突破可能有助于开启由活体细胞驱动的新型柔软、高效机器人的新类别，在医学、环境监测和可生物降解机器人领域具有潜在应用价值。

两块肌肉，持续训练

这个想法基于一种已知的生物行为：未成熟的肌肉细胞在发育过程中会自发收缩。研究人员没有忽视这些收缩，而是将其用作一种内置的训练机制。

他们设计了一个系统，将两块肌肉组织通过一个滑动结构连接起来。当一块肌肉收缩时，它会拉伸另一块肌肉，后者则会随之收缩。这就形成了一个连续的运动循环，随着时间的推移，两块肌肉都会得到强化。

"随着细胞成熟，它们自然地开始自发收缩。因为两块组织是连接在一起的，它们会持续地相互推拉，实际上是在没有任何外部控制的情况下进行锻炼，"助理教授谭育军说。

经过训练的肌肉达到了7.05毫牛顿的最大力和8.51毫牛顿每平方毫米的应力，显著高于典型的实验室培育肌肉的性能。

该方法还使用了一种广泛可用的商业细胞系，使其更易于复制和规模化。

随后，这些更强壮的肌肉被整合到OstraBot中，这是一种模仿箱鲀游泳方式的仿鱼机器人。

通过使用一块经过训练的肌肉驱动柔性尾巴，该机器人的游泳速度比使用传统肌肉组织的版本快三倍以上。

更强壮的肌肉，更智能的机器人

除了速度，该系统还展示了更强的可控性。研究人员可以通过改变电信号来调整机器人的运动，甚至可以利用拍手等声音提示来触发其启动和停止。

"拍手表明机器人不仅是活的——它还是可控的。过去，肌肉驱动的机器人要么持续移动却缺乏清晰的控制，要么太弱而无法做出可见的响应。我们强化后的骨骼肌使机器人能够对外部信号做出清晰的反应，类似于神经在体内控制肌肉的方式，"谭育军助理教授说。

"多年来，研究人员一直对制造由活体肌肉驱动的机器人感兴趣，因为生物驱动在微小尺度上是柔软、适应性强的且能量高效的。然而，这些系统的性能一直受到培养骨骼肌力量输出低的限制。"
研究团队表示，这项工作消除了该领域的一个关键瓶颈，为开发能力更强的生物混合系统打开了大门。

展望未来，研究人员正致力于开发完全可生物降解的机器人，这些机器人在完成任务后可以安全分解。这类机器人可能包括临时医疗植入物或部署在脆弱生态系统中的环境传感器。

该研究发表在《自然·通讯》期刊上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！