本报讯 与机器人相比，人的身体更灵活，能够进行精细运动。日本研究人员从人类步态中获得灵感，将肌肉组织和人造材料相结合，制造了一款两腿生物混合机器人，使得机器人能够行走和转弯。相关研究近日发表于《物质》。
“这是生物学和机械学的融合，作为以生物功能为特色的机器人技术新领域，生物混合机器人的研究最近引发了人们的关注。”论文通讯作者、日本东京大学的Shoji Takeuchi说，“使用肌肉作为致动器的机器人，能够实现高效、无声的运动。”
传统的生物混合机器人可以缓慢向前行走和游动，但不能旋转和急转弯，而后两点是机器人避开障碍物的基本运动。
为了制造一个动作更精细、灵活的机器人，研究人员设计了一种模仿人类步态并能够在水中操作的生物混合机器人。该机器人有一个泡沫浮标制作的顶部和加重过的腿，以帮助它在水下站立。机器人的骨架主要由硅胶制成，可以弯曲和绷紧以适应肌肉运动。然后，研究人员将实验室培养的条状骨骼肌组织连接到硅胶骨架上。
当研究人员用电流刺激肌肉组织时，这些肌肉收缩，机器人就抬起了腿和脚。当电流消失时，脚后跟会向前并着地。通过每5秒钟在左腿和右腿之间交替进行电刺激，生物混合机器人成功地以5.4毫米/分钟的速度向前“行走”。为了转弯，研究人员每5秒钟反复电击机器人右腿，而左腿则充当锚。最终机器人在62秒钟内完成了90度左转。研究结果表明，这种肌肉驱动的两足机器人可以行走、停止，并做出有规则的转弯动作。
“目前，我们需要手动控制一对电极，以对机器人的腿施加电场。”Takeuchi说，“未来，通过将电极集成到机器人身上，可以更有效地提高机器人的行动速度。”
该团队还计划为双足机器人提供关节和更厚的肌肉组织，以实现更复杂、更有力的运动。但Takeuchi说，在给机器人升级更多的生物部件之前，他们必须整合一个营养供应系统，以维持活体组织等，使机器人能够在不确定的环境中被操控。（冯维维）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.12.035