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双足生物混合机器人

受人类步态的启发，日本的研究人员将肌肉组织和人造材料相结合，成功开发出一种双足生物混合机器人，使其具备行走和旋转的能力。这项研究成果已经发表在《物质》杂志上。

通讯作者、日本东京大学教授竹内昌治指出，生物混合机器人是生物学和力学的交汇点，属于一个以生物功能为特征的新机器人领域。通过使用肌肉作为动力源，他们能够构建一个紧凑且高效、无声运作的机器人。

该机器人采用了创新的双足设计，基于此前利用肌肉组织的生物混合机器人基础之上发展而来。目前，已有肌肉组织可以驱动机器人向前爬行、直线游泳和转弯，但无法完成急转弯。而能够旋转和急转弯是机器人躲避障碍物所必需的关键特性。

为了使机器人更加灵活和精确，研究人员设计了一款模仿人类步态并在水中操作的生物混合机器人。这个机器人有一个泡沫浮标作为顶部支撑，并配有加重的腿部，有助于其在水中保持直立状态。机器人的主体结构主要采用硅橡胶材料，可以弯曲以配合肌肉运动。接着，研究人员将实验室培养的骨骼肌组织条连接到硅橡胶和两个腿上。

当对肌肉组织施加电刺激时，肌肉会收缩，从而抬起腿部；当电流停止时，脚后跟会向前落地。通过每5秒在左右腿之间交替施加电刺激，生物混合机器人以5.4毫米/分钟的速度行走。

为了实现转向功能，研究人员每隔5秒交替刺激右侧腿部，同时左侧腿部保持稳定。这样，机器人可以在62秒内完成90度的左转。

研究人员表示，在进一步升级机器人的生物组件之前，团队需要集成一个营养供给系统，以确保活体组织和设备结构的持续运作，从而使机器人能够在空气中正常工作。

（记者张佳欣）