能够在人体等生物环境中自如移动的微型、柔软机器人,有望为医疗行业带来革命性的变化。然而,要在这种特殊的环境中实现高效移动并非易事。好消息是,伊利诺伊大学的一支研究团队刚刚展示了他们的最新研究成果——一种完全由运动神经元、肌肉组织和光线驱动的生物机器人。
这种新型的双尾生物机器人结合了近年来的集成心肌细胞技术和光致驱动系统,能够自主行走和游泳。伊利诺伊大学机械科学与工程学教授Taher Saif表示:“首个‘游泳健将’证明了以精子细胞为模型的生物机器人确实能够自主运动。相比之下,第一代单尾机器人只能依靠心脏组织单独跳动,却无法感知环境或做出响应。”
随后,研究团队进一步研发了一种双尾生物机器人。这种机器人由分层的骨骼肌肉组织作为软支架,并由来自小鼠干细胞的光敏神经元构成。当受到光线照射时,这些神经元会发出信号,使肌肉组织作为致动器来推动生物机器人的前进。这种方式的最大优点在于,整个机器人完全可生物降解,无需外部电源即可实现扩展和收缩。
与早期版本的生物机器人不同,后者依赖电子信号来触发动作。而利用神经元来构建“智能机器人”一直是研究人员的目标。研究团队在论文中提到:“我们已经实现了具有里程碑意义的生物混合神经肌肉驱动机器人,为这一平台的未来发展奠定了基础。作为模型,它可以促进我们对电机控制的深入理解,并可能对机器人技术、生物工程和健康领域产生广泛影响。”
关于这项研究的详细情况,已在近期发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,标题为《Neuromuscular actuation of biohybrid motile bots》。