日本团队制成由肌肉组织驱动的两足机器人

日本团队制成由肌肉组织驱动的两足机器人日本研究人员从人类步态中获得灵感，将实验室培养的肌肉组织和硅橡胶等人造材料结合在一起，制造了一款可以行走和旋转的两足机器人。该方法近日发表在细胞出版社旗下刊物《材料》杂志上。新华社报道，日本东京大学研究团队开发出的这款机器人是基于此前利用肌肉组织的生物混合机器人开发的，肌肉组织已可驱动机器人向前爬行、直线游泳和缓慢转弯，但不能急转弯，而能够旋转和急转弯是机器人避开障碍物所必需的特性。为了制造一个动作更精细灵活的机器人，研究人员以上述研究为基础，设计了一种模仿人类步态并能在水中操作的生物混合机器人。机器人有一个泡沫浮标顶部和两条加重的腿，能帮助它在水下直立。机器人的骨架主要由硅橡胶制成，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橡胶和每条腿上。当研究人员用电流刺激肌肉组织时，这些肌肉收缩，从而让机器人抬起腿；当电流消散时，其脚后跟会向前移动并着地。通过每五秒钟在左右腿之间交替用电刺激，生物混合机器人成功地以每分钟5.4毫米的速度向前“行走”。如需要机器人转弯，研究人员每五秒钟反复电击右腿，同时左腿充当锚，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。研究人员说，使用肌肉驱动可以让机器人结构更紧凑，并通过柔软的触感实现高效、无声的运动。日本东京大学研究团队还计划为两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。2024年2月5日11:29AM

MIT的模块化鳗鱼机器人结合了软性和刚性部件

MIT的模块化鳗鱼机器人结合了软性和刚性部件但激发它们的有机生命往往是僵硬和柔软的某种组合。毕竟，如果我们不是一堆束缚在刚性骨骼结构上的软组织，那我们是什么？因此，机器人学家最好将这两者结合起来，以便利用两个世界的优点。这就是麻省理工学院最近重新思考其水下蛇形水生机器人的指导原则之一。这种机器人很大程度上是空心的，由模块化体素建成，可以组装成在某些方向上是刚性的，而在其他方向上是柔软的系统，从而将刚性和柔性元素结合起来。麻省理工学院教授MichaelTriantafyllou说："身体表面的平滑灵活性使我们能够实施流动控制，从而减少阻力并提高推进效率，从而大量节省能源。"他以前曾参与麻省理工学院的RoboTuna项目。到目前为止，该系统已经被配置成本篇文章中看到的那种一米长的鳗鱼设计，但模块化的构建模块意味着有可能创造出各种不同的形状，并可以大大增加机器人的尺寸。"以前有很多类似蛇的机器人，但它们一般都是由定制的部件组成的，而不是这些可扩展的简单构件。"麻省理工学院的教授尼尔-格申菲尔德补充说。模块化也有可能意味着极大地减少建造这些机器人所需的组装时间。这个系统中的60个部件是在两天内组装完成的，而不是建造RoboTuna所需的两年时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342947.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342947.htm

新型生物墨水促进3D打印肌肉组织的生长和再生

新型生物墨水促进3D打印肌肉组织的生长和再生生成类似本地的肌肉组织是一项棘手的工作。肌肉组织由多种不同类型的细胞组成，肌肉周围的环境受复杂的生化和生物力学途径调节，包括炎性细胞因子和生长因子，它们能维持内部稳定并支持组织修复。目前，修复因创伤、疾病或手术而受伤或丧失的肌肉需要将健康的肌肉转移到受影响的部位，这种技术称为自体转移。这种方法并不理想，因为它会对取自健康组织的部位产生负面影响，而且神经支配不良等并发症也会阻碍肌肉功能的恢复。现在，洛杉矶寺崎生物医学创新研究所（TIBI）的研究人员发明了一种新型改良生物墨水，用于增强3D打印骨骼肌结构，克服自体转移的局限性。正常骨骼肌的发育是一个渐进的过程，它依赖于肌母细胞（肌肉细胞前体）融合在一起形成肌管，最终成为肌肉纤维。这一过程被称为肌生成。因此，在肌肉工程中，确保成熟的肌肉细胞在结构上排列整齐并提高其存活率，从而保持其功能至关重要。为了模拟肌肉生成，研究人员利用了他们专门配制的生物墨水中的一种关键成分：胰岛素样生长因子-1（IGF-1），这是一种分子结构类似于胰岛素的激素，与生长激素一起对骨骼和组织的正常生长发育至关重要。这种生物墨水由一种名为明胶甲基丙烯酰（GeIMA）的生物相容性明胶基水凝胶、成肌细胞和涂有IGF-1的聚乳酸丙烯酸酯（PLGA）微粒组成，目的是在微粒降解时缓慢释放激素。聚乳酸-聚乙二醇酸（PLGA）具有持续释放特性、低毒性和生物相容性，是最有效的可生物降解聚合物纳米颗粒之一。生物墨水的对照版本不含IGF-1。研究人员发现，生物打印肌肉构建体三天后，肌母细胞仍然存活，证实打印过程没有损伤细胞。他们观察到肌母细胞排列增强，肌母细胞融合形成肌管，在含有IGF-1的构建体中，肌管明显更长更宽。在PLGA/IGF-1条件下，肌管覆盖了25%的面积，而在对照条件下，这一比例不到16%。如下视频所示，在生物打印后10天左右，成型组织开始自发收缩，收缩力足以撼动水凝胶基底。在含有持续释放的IGF-1的区域，收缩的幅度明显更大。研究人员随后将三维打印的肌肉结构植入小鼠体内。六周后，接受了IGF-1持续释放构建体的小鼠显示出最多的肌肉组织再生。他们总结说，这项研究的结果有力地表明，他们的新型生物墨水可以形成一种与原生肌肉组织非常相似的收缩三维结构。"IGF-1的持续释放促进了肌肉细胞的成熟和排列，这是肌肉组织修复和再生的关键一步，"该研究的通讯作者AliKhademhosseini说。"利用这种策略治疗性地创建功能性收缩肌肉组织具有巨大潜力。"该研究发表在《大分子生物科学》（MacromolecularBioscience）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380579.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380579.htm

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动蚯蚓的身体是由被称为分节的各个充满液体的部分组成的，每个部分都有一个环绕它的圆形肌肉。还有沿蚯蚓身体长度方向运行的纵向肌肉。当相邻元气层的圆肌收缩时，它们会使蠕虫的那一部分变得更长、更纤细。然而，当一个区域的纵向肌肉收缩时，它们会使蠕虫的那一部分变得更短、更胖。因此，利用这两种类型的收缩的连续序列，蠕虫基本上能够从它的鼻子到尾巴发出"肥胖的波"。这些波浪连同被称为刚毛的抓土刚毛，使这种常见的动物能够在土壤中穿行。在BarbaraMazzolai教授的领导下，意大利技术研究所（IstitutoItalianodiTecnologia）的一个科学家团队开始在一个机器人中重现这一机制。机器人在颗粒状介质中展示了它的掘进能力由此产生的45厘米（17.7英寸）长的装置由五个相连的"蠕动软执行装置"（PSA）组成。每一个都由一个内部的波纹管（有点像微型烘干机的通风管），一个外部的软性弹性体皮肤，以及密封在两者之间的粘性液体组成。当空气被泵入时，波纹管会变长，拉伸皮肤并允许液体铺成薄层--换句话说，PSA变得又长又瘦。然而，当空气被抽出时，风箱缩短，压缩的液体将皮肤向外推......因此PSA变得又短又胖。通过连续激活PSA的顺序，加上一些替代刚毛的小型外部摩擦垫的帮助，机器人得以在平坦的表面上、通过管道和颗粒状介质中前进。该机器人目前能够以每秒1.35毫米的速度移动，意大利技术研究院。Mazzolai及其同事现在正致力于进一步开发这项技术。关于他们研究的论文最近发表在《科学报告》杂志上。这不是我们看到的第一个机器人蚯蚓，麻省理工学院和康奈尔大学的团队已经创造了其他例子，但原理不同。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347229.htm

机器人的护球像亨利？MIT的DribbleBot在现实条件下学习运球

机器人的护球像亨利？MIT的DribbleBot在现实条件下学习运球麻省理工学院的Improbable人工智能实验室已经开发出一种灵巧的带腿机器人（DribbleBot），可以在类似于人类球员所遇到的真实条件下运球。自20世纪90年代中期以来，机器人足球（有些人认为是足球）已经出现，尽管这些比赛往往是人类比赛的一个相当简化的版本。然而，对于机器人学家来说，让机器人操纵足球也是一个非常有吸引力的研究课题。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353065.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353065.htm

MIT研究人员正在设计能够自我搭建的机器人

MIT研究人员正在设计能够自我搭建的机器人该系统的中心是体素（体积像素的简称，一个从计算机图形学中借来的术语），它携带的动力和数据可以在碎片之间共享。这些碎片构成了机器人的基础，移动到网格上进行进一步组装之前，可以抓取和连接其他体素。研究人员在《自然》杂志上发表的一篇相关论文中指出："我们的方法挑战了大型建筑需要大型机器来建造的惯例，并且可以应用于今天需要大量资本投资的固定基础设施或完全不可行的领域。"图片来源/麻省理工学院为这些系统开发适当水平的人工智能是一个很大的障碍。机器人需要确定如何和在哪里建造，何时开始建造一个新的机器人，以及如何避免在这个过程中相互碰撞。论文的共同作者NeilGershenfeld在一份新闻稿中说："当我们建造这些结构时，你必须建立起足够的人工智能，结构性电子学的见解可以使体素能够传输电力、数据以及力。"除了智能领域还需要努力外，硬件问题也仍然存在。该团队目前正在努力建立更强大的连接器，以保持体素牢固拼合在一起。麻省理工学院指出，最终这种机器人可以被用来确定最佳的建筑结构以节省大量的时间用于原型设计。虽然人们对3D打印房屋的兴趣越来越大，但如今那些需要的打印机器与正在建造的房屋一样大或更大。同样，这种结构改由成群的微小机器人组装的潜力可以带来好处。美国国防部高级研究计划局也对这项工作感兴趣，因为它有可能被用来自主建造海岸保护结构以防止侵蚀和海平面上升。美国宇航局和美国陆军研究实验室已经参与资助该项目。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333571.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333571.htm