第一个机器人由肌肉力量移动

时间:2019-02-07 07:15:08166网络整理admin

作者:Anil Ananthaswamy一个人类头发宽度的一半的硅微型机器人已经开始在洛杉矶实验室里爬行,使用由活心肌脉冲驱动的腿这是肌肉组织第一次被用来推动微机械这种明显的未来发展可能导致基于肌肉的神经刺激器,允许瘫痪的人在没有呼吸机的帮助下呼吸美国国家航空航天局(NASA)正在为这项研究提供资金,希望成群的爬行“肌肉机器人”有朝一日能够通过堵塞由微陨石制成的洞来维持航天器无论这项技术的最终应用是什么,没有人比微小的肌肉机器人最终感到惊讶的是Carlos Montemagno,他的团队正在洛杉矶加利福尼亚大学开发它们的微型工程师他花费了三年令人失望的岁月尝试并且未能利用活体肌肉组织来推动微型机械但当他和他的团队看着他们的显微镜时,他们惊讶地看到他们的肌肉机器人最新版本在四处爬行该器件是50微米宽的硅拱该团队附在拱门下方,长出了一条心肌纤维(见图)正是这种心脏组织的收缩和松弛使得弓形弯曲和伸展以产生机器人的爬行动作肌肉由培养皿中的简单葡萄糖营养素提供燃料使用活体肌肉为微机电系统(MEMS)供电的前景是微电机的有吸引力的替代方案虽然马达需要电力,但肌肉可以从葡萄糖中吸取能量 - 可能沉积在机器人将要工作的表面上加州大学洛杉矶分校团队的突破是开发出一种将肌肉组织固定在硅等物质上的自动化方法该团队使用自动微芯片制造设备从硅片上雕刻出一个拱形骨架,并用可蚀刻的聚合物涂层然后,他们蚀刻掉拱顶下的涂层,并在那里沉积了金膜这可以作为肌肉细胞的粘附物为了生长肌肉,将骨骼置于含有葡萄糖培养基中的大鼠心肌细胞的培养皿中超过三天,肌肉细胞长成肌纤维,附着在金色的下侧,形成一条贯穿足弓长度的心肌索在此过程中,通过约束梁将拱保持在适当位置当它被移除时,肌肉机器人立即开始以每秒40微米的速度爬行肌肉机器人的几何形状确保其弯曲将其向一个方向推动,而不是简单地在现场收缩和放松 Montemagno现在希望利用这项技术来帮助那些已经损伤膈神经的人这些刺激隔膜使我们呼吸和损伤意味着患者经常需要呼吸机肌肉纤维不会移动肌肉的腿部,而是会弯曲一块压电材料并产生几毫伏来刺激膈神经使用来自患者自身心脏的细胞可以防止植入物的排斥,并且肌肉可以由血糖提供动力 Montemagno在美国宇航局高级概念研究所的最初简报中,设计了一种肌肉驱动的微机械,可以寻找和修复航天器上的微陨石穿孔但是,他强调这样的应用程序距离几十年了 “所有微博客彼此交谈的问题甚至都没有得到解决,”他强调说或者,实际上,