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肌肉組織驅動的兩足機器人問世 能模仿人類步態行走和急轉彎

發布時間:2024年01月29日06:20 來源: 科技日報

科技日報北京1月28日電 (記者張佳欣)與機器人相比,人類肢體極為靈活,能做出精細動作,并能有效地將能量轉化為運動。受人類步態的啟發,日本研究人員將肌肉組織和人造材料結合在一起,制造出一款雙足生物混合機器人,可行走和旋轉。相關論文發表在26日的《物質》雜志上。

論文通訊作者、日本東京大學教授竹內昌治表示,生物混合機器人是生物學和力學的融合,這是以生物功能為特征的機器人新領域。使用肌肉作為執行器,研究人員可建造一個緊湊的機器人,并通過柔軟的觸感實現高效、無聲的運動。

該機器人擁有創新的兩足設計,建立在此前利用肌肉的生物混合機器人的基礎上。當前,肌肉組織已可驅動生物混合機器人向前爬行、直線游泳和轉彎,但不能急轉彎。然而,能夠旋轉和急轉彎是機器人避開障礙物所需的基本特性。

為了建造一個動作更靈活、更精細的機器人,研究人員設計了一種模仿人類步態并在水中操作的生物混合機器人。該機器人有一個泡沫浮標頂部和加重的腿,能幫助它在水下直立。機器人的骨架主要由硅橡膠制成,可彎曲以適應肌肉的運動。然后,研究人員將實驗室培養的骨骼肌組織條連接到硅橡膠和兩條腿上。

當研究人員用電刺激肌肉組織時,肌肉收縮,抬起腿;當電流消失時,腳后跟向前著地。通過每5秒在左右腿之間交替進行電刺激,生物混合機器人以5.4毫米/分鐘的速度完成了行走。

為了轉彎,研究人員每隔5秒反復敲擊一次右腿,同時以左腿充當錨點。機器人在62秒內完成了90度左轉。

研究人員表示,在為機器人升級更多生物組件之前,團隊必須集成一個營養供應系統,以維持活組織和設備結構,使機器人能夠在空氣中操作。

【總編輯圈點】

這些年,很多科學家致力于讓機器人“進化”得更像人:不但把它們調教得像人一樣聊天、思考,而且連外形也更像人。這樣做是大有用處的。比如,酒店的送菜機器人、醫院的導診機器人、養老院的陪護機器人,如果從外形到說話都硬邦邦、冷冰冰,用戶體驗必然大打折扣。反過來,假如能讓這些服務機器人的外形和聊天方式更像人,就能讓用戶體驗到機器人的“溫度”,從而大大提升服務機器人的價值。

【責任編輯:張依】

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