微型生物混合机器人问世，可由肌肉和神经驱动_风闻

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编译／雷鑫宇  审稿／西莫  责编／张梦

近日，美国研究人员开发了由肌肉和神经驱动生物混合机器人，该成果有望对生物工程、自愈材料等多个领域产生促进作用。

                                      新一代生物机器人效果图。

据techxplore.com网站报道，美国伊利诺伊大学的研究人员近日开发出了一种由光刺激的神经肌肉组织驱动的软机器人。该装置的诞生，意味着距离利用机械工程技术开发自主生物机器人又近了一步。

伊利诺伊大学机械科学与工程学教授Taher Saif和生物工程学教授Rashid Bashir在《美国国家科学院院刊》杂志中展示了这一双尾机器人，它们的动力来自于机载运动神经元刺激的骨骼肌组织。神经元具有光感特性，当它被光线照射时，会产生信号刺激肌肉。

Saif说：“我们培养了由小鼠干细胞分离出来的神经元细胞。神经元朝肌肉组织移动，形成神经肌肉连接，随后游泳机器人开始自行组装。”

在确认神经肌肉组织与他们合成的生物机器人骨架相互匹配后，Saif等开始着手优化机器人的性能。

Saif介绍说：“我们使用了机械科学与工程学教授Mattia Gazzola团队开发的计算模型，以确定影响机器人游泳速度和效率的物理属性。例如，我们研究了尾翼数量和尾翼长度对生物混合机器人的影响。考虑到生物机器人的成熟性有限，行动难以控制，对其支架结构进行精心设计显得尤为重要。计算机模拟在我们的研究中扮演了重要角色，使我们得以选择出最具潜力的设计。利用神经元驱动肌肉活动为进一步整合生物混合系统中的神经单元奠定了基础。鉴于我们对动物神经控制的理解，利用神经网络的层次结构，有可能推动生物混合神经肌肉的设计与发展。”

研究团队合影。

Saif团队认为，该研究将对多细胞工程生物系统的发展产生推动作用。多细胞工程生物系统具有智能响应环境刺激的性能，在生物工程、医学和自愈材料等领域有巨大的应用潜能。

Saif等也强调，与有生命的有机体类似，生物混合机器人具有明显的多样性。

他说：“即便是双胞胎也不可能完全相同。类似的，用于执行相同任务的生物机器人也不可能高度一致，这就是活体机器人的独有属性。”

期刊来源：《美国国家科学院院刊》

期刊编号：0027-8424

原文链接：

https://techxplore.com/news/2019-09-microscopic-biohybrid-robots-propelled-muscles.html

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