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研究人員已經開發出由神經肌肉組織驅動的柔軟機器人裝置,這種裝置在光刺激下觸發,使機械工程離開發自主生物機器人又近了一步。

2014年,研究小組機械科學與工程教授塔赫塞夫和伊利諾伊大學合作開發了第一種自行式生物混合動力游泳機器人。塔赫塞夫說:“我們游泳生物機器人的研究成功證明機器人實際上可以游泳。這一代單尾機器人使用的心臟組織可以自行跳動,但它們無法感知環境,也無法做出任何決定。”

在新的研究中,研究人員展示了新一代由神經元刺激的骨骼肌組織驅動的雙尾機器人。神經元具有光發育特性:一旦暴露在光中,神經元就會激發來驅動肌肉。

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塔赫塞夫說:“我們應用了一種從老鼠幹細胞中提取的、與肌肉組織相鄰的光生神經元細胞培養。神經元向肌肉遞進,形成神經肌肉連線。”在確認神經肌肉組織與他們合成的生物機器人骨骼相容後,研究小組努力優化游泳機器人的能力。

“我們使用了由機械科學和工程學教授領導的計算模型,以確定哪種生理屬性將導致最快和最有效的游泳方式。例如,我們研究了生物混合游泳者最有效設計的尾巴和尾巴長度的變化。”塔赫塞夫說到。

塔赫塞夫說,他和他的團隊設想,這一進步將導致多細胞工程生物系統的發展,使其能夠智慧地響應環境暗示,在生物工程、醫學和自愈材料技術中應用。然而,研究小組承認,就像活的有機體一樣,沒有兩臺生物混合機器會發展成完全相同的。

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