近日，日本科学家制造出使用活体肌肉运动的生物混合机器人。据东京的研究者称，他们离制造由活体组织和机械骨架构成的复杂生物混合机器人更近了一步。
撰文：SARAH GIBBENS
如果说人类与机器之间的界限还不够模糊，最新的研究恐怕又要让你大跌眼镜了：东京的研究者研发了一种将活体老鼠肌肉植入机器人技术中的新方法。 在近日出版的《科学机器人》杂志中，一项研究介绍了上述“生物混合”机器人，该机器人形似人类手指的形状，并能模拟其运动方式。
一段视频展示了该机器人如何在关节处弯曲、拾起一个圆环并将其放下。虽然看起来不过是一个简单的动作，不过研究者称这为更高级、甚至是更逼真的机器人的研发奠定了基础。 “如果我们能将更多的这类肌肉融合到一个装置中，我们就应该能复制可使手、手臂以及身体其它部位正常运行所需的复杂的肌肉相互作用，”研究作者、东京大学的机械工程师Shoji Takeuchi说道。“尽管这只是初步结果，但我们的方法可能是通往建造更复杂的生物混合系统的一大步。” 研究团队之所以把目光转向活体肌肉组织，是因为塑料和金属能提供的运动能力和灵活性很有限。
为了“种植”机器人的肌肉，研究者将充满成肌细胞（老鼠的肌肉细胞）的水凝胶片一层层粘附到机器人骨架上。之后再用电流刺激“种植”的肌肉，迫使它收缩。 Takeuchi称，由于他们使用了活体组织，这些机器人只能在水下运行和发挥作用。 在之前将活体组织整合到机器人的研究工作中，Takeuchi遇到了肌肉萎缩的问题，机器人使用到一定程度便无法正常运行。这一次，他将一层层的肌肉粘附在一起，模拟所谓的拮抗组。
在人体中，前臂中的二头肌和三头肌被认为是拮抗组——其中一组肌肉收缩时，另一组就会扩张。这种拮抗组能防止磨损，延长肌肉的使用时间，他说道。比如说，在最近的测试中，肌肉组织运行了超过一周时间。 除了延长使用寿命，拮抗组还能使机器人做出弯曲90°的动作。
研究团队认为，未来的肌肉驱动型机器人有望帮助工程师制造更灵敏的假肢。未来，类人型的肌肉系统还能帮助科学家测试毒品和危险毒素，减少动物试验的需求，Takeuchi说道。 不过，完善这一生物混合机器人还有很多障碍需要克服。机器人的关节部位存在摩擦，运动起来有些僵硬，因此研究者已经开始寻找合适的润滑剂。
使用电流刺激肌肉时还会在周围的水中产生气泡，这会导致肌肉退化。为了解决这一问题，研究团队考虑对肌肉细胞进行基因改造，使其包含运动神经元。在之前的研究中，研究者曾使用化学和光学刺激激活3D打印的肌肉纤维中的运动神经元，而且他们认为同样的技术可应用到活体组织中，进而使机器人的运动与人类更加相似。
（译者：流浪狗）