将肌肉、神经取机器人体系整合在一起的设法主意听起来好像很"科幻",不外,美国卡内基梅隆大学机器工程系的研究人员正在一步步使其成为实际。
生物混淆机器人行业是生物混淆和有机机器人小组(简称B.O.R.G.)研讨的核心。小组带领、机械工程助理传授Victoria Webster-Wood示意:"我们的最终目标是将生物资料作为机器人的工程资料,创造出可再生、可降解的机器人。"
正在《生物医学工程杂志》上颁发的论文中,小组成员之一、博士生孙文环(音译)对若何制造这一些适用于特别机器人的资料线展开了深入计议。这一些资料线由一种自然存正在于皮肤、韧带和肌腱等构造组织中的卵白质——胶原卵白制成。本质上,本研讨的方针是更好地领会若何制造机器人的人造肌腱。这一些人造胶原卵白线起着取真正的肌腱相似的作用,马上活体肌肉驱动器取机器人的身体衔接,赞助它行走、跳跃或泅水。可是,机器人资料的机械性能对活体肌肉驱动器的发展和显示还是有很大的危害,这意味着孙文环还必需探索若何调解资料的机械性能。
孙文环使用了一种被称为 electrocompaction(电紧缩)的技能,其道理如下:正在电紧缩细胞及其所携带的电荷的作用下,根据个中的胶原纤维会紧密结合,构成电化学同等的胶原卵白(ELAC)线。孙文环发明,压紧之初,这一些线出奇地懦弱且难以使用,没法媲美自然的巩固肌腱。"塑料容器四周有静电,因而,线只会附着正在墙壁的一边。这让事情变得异常坚苦。"他诠释。另外,虽然研究者今朝能够出产很长的胶原卵白线(孙文环造作了40厘米长的胶原卵白线),但它们异常薄,其宽度约莫正在50到100微米之间——约莫相当于一根头发的宽度。
颠末一段时间的实践,Sun终究经过一系列实验肯定了一组制作参数若何危害胶原卵白线的构成。他还研讨了这一些参数之间的相互作用,发明它们绝多数具有可调属性。别的,孙文环还训练了一种深度神经网络,以便凭据特定需求的机械性能来推举特定的制作参数。这一些结果使得"定制肌腱"成为可能。
接下来,Sun将实验把这一些胶原卵白线输入3D打印机,并行使它们创立分歧的外形和构造。
编译:橘子 审稿:西莫 责编:陈之涵