什么是生物机器人?它能干什么-
谈到机器人,许多人脑海中浮现的可能是闪耀着金属光芒的四肢和身躯,以及发出机械声响的行走和说话声。这类传统机器人,虽然坚固,但如果在工厂中不慎撞到工人,很容易造成伤害。如何让机器人像动物一样柔软灵活成为了研究者们关注的焦点。
这一创新设想正在逐步成为现实。通过把普通的促动装置与气动人工肌肉或弹簧相结合,机器人的机械性能得到了极大的改善。例如,Whegs系列机器人就采用了弹簧连接发动机和轮腿的设计。当遇到障碍物(比如人类)时,弹簧能够吸收撞击能量,从而保护人们免受伤害。就连家用扫地机器人,也通过采用弹簧支承的保险杆,避免在工作中损坏家具。
一些研究者则选择了一条全新的道路——将机器人学与组织工程学相结合,开发出由活体肌肉组织或细胞驱动的机器人。这些机器人在电流或闪光刺激下,细胞会收缩,从而带动机器人的躯干弯曲,实现在水中游动或在陆地上爬行。它们行动自如,柔软度与动物无异,相较于传统机器人,对周围的人类和环境更加安全。它们不再依赖电池,而是依靠养分供给肌肉细胞能量,从而减轻了自重。
制造这些生物机器人需要高精尖的技术。研究者们在无毒的骨架上培养活体细胞(通常是大鼠和鸡的心脏或骨骼肌细胞),来构建生物机器人。当骨架基质采用高聚物材料时,这些机器人就可以被称作生物合成机器人——天然和人工材料的完美结合。
为了确保细胞能够有效地为机器人提供动力,研究者们采用了先进的细胞微图形化技术。他们在细胞易于附着的骨架基质上精细地贴上或打印细微的导线,这些导线像是指挥家手中的指挥棒,引导细胞分裂生长,按照特定的排列模式聚合在一起。这样,细胞就不再是杂乱无章的,而是一个有序的整体,能够为机器人提供强大的牵引力,驱动其“四肢”和“鳍”运动。
想象一下,一只由组织工程化的光控软体机器鳐鱼在海洋中自由游动,或是在陆地上缓缓爬行,这不仅是科技的进步,更是对未来生活的一种美好憧憬。