Лента TH Новости Биоинженерия



Искусственные мышцы помогают двигать пальцами

∴ 173

Японские ученые успешно интегрировали живую плоть в роботов.

1609

Когда дело касается создания роботов, то зачем начинать с нуля, когда природа уже разработала подходящий инструмент и механизмы? Японские исследователи разработали новый способ интеграции живой мышечной ткани в роботизированный скелет. Полученный продукт реагирует и движется совершенно естественно, что напрочь убивает сомнения в его искусственности.

Это не первый случай, когда ученые создают гибрид из механики и органики. В 2016 году ученые использовали клетки сердца крысы, зафиксированные за скелете из золота. Так на счет появился гибкий «биоробот», который управлялся посредством света. Вскоре после этого другая команда создала биоробота на основе мускулов морской улитки.

Для нового проекта, исследователи из Токийского университета выросли живые мышцы на концах роботизированного скелета. Проект основан на листах гидрогеля, содержащих миобласты или клетки-предшественники мышц. Они были прикреплены к опорным точкам скелета и сформированы таким образом, что мышца, которая будет расти, приобретет форму волокна.

Также в скелете были размещены электроды, чтобы стимулировать сокращения мышц. Это позволило роботу двигаться, имитируя сгибания пальцев. В предыдущих исследованиях искусственные мышцы слишком быстро изнашивались и чересчур интенсивно сокращались. Но исследователи из Токио обошли это, организовав мышцы в естественной «оппозиции». Это состояние, когда две мышцы работают вместе, чтобы достичь одной и той же цели, но разными способами. Например, когда одна мышца сокращается и тянет конечность, другая расширяется и подталкивает конечность в схожем направлении.

Как только мы построили мускулы, то успешно использовали их в качестве антагонистических пар. То есть, одна мышца сокращался, а другая расширяется, как и в теле. Тот факт, что они оказывают противоборствующие силы друг другу, препятствует их избыточному напряжению и ухудшению, как в предыдущих исследованиях.Сёдзи Такеучи, соавтор исследования.

Чтобы проверить работу на практике, исследователи сделали своего рода палец-робот. Устройство может сгибаться до 90 градусов при электрическом питании. Один из этих роботов смог подобрать и переместить кольцо, в то время как два робота смогли переместить квадратную рамку. Из-за антагонистического дизайна, мышцы могут функционировать в течение недели без деградации.

Наши результаты показывают, что, используя это антагонистическое расположение мышц, роботы могут имитировать действия человеческого пальца. Если мы сможем объединить больше этих мышц в единое устройство, то сможем воспроизвести сложное мускульное взаимодействие, позволяющее функционировать руками, ногам и другими частям тела.Юя Моримото, ведущий автор исследования.

Автор: Майкл Ирвинг
Переводчик: Филипп Дончев