中科院沈阳自动化所团队取得新突破:研发出基于动态电刺激的“仿蝠鲼类生命机器人”
作者:系统管理员 发布日期:2022-09-26 浏览次数:

在浩瀚无边的海洋世界里,有一种鱼拥有巨大的“羽翼”,像自带光环的礼服侠,它就是蝠鲼,也被称为“魔鬼鱼”。作为自然界最高效的游泳者之一,蝠鲼几乎能毫不费力地在水中滑翔,甚至在湍急水流中也能敏捷地来回游动。



蝠鲼图片

大自然为机器人的发展提供了巨大支持。近日,中国科学院沈阳自动化研究所类生命机器人研究团队以蝠鲼为设计灵感,研发了一种由体外培养的骨骼肌组织驱动、环形分布多电极(CDME)控制的类生命游动机器人,这个机器人仅由一块肌肉组织驱动就可实现有效推进。


仿蝠鲼类生命机器人示意图

仿生学是重要的机器人研究方法之一,通过模仿自然生物的结构和行为来提高机器人的运动学性能。而类生命机器人以天然生物材料为机器人核心要素,是仿生学的进一步发展。例如,一些活体细胞已经被用于实现机器人的部分功能,包括感知、控制、驱动等,其中驱动作为决定其性能的关键因素,关系到机器人的整体性能。然而要进一步发展类生命机器人的可控运动性能,还需要创新推进方式和控制方法。

针对以上难题,研究人员提出了一种基于CDME的动态控制方法。该项研究以论文《基于动态电刺激的“仿蝠鲼类生命机器人”》(A Manta Ray-Inspired Biosyncretic?Robot?with?Stable?Controllability?by?Dynamic?Electric?Stimulation)发表在期刊《类生命系统》(Cyborg and Bionic Systems)上。


论文具体信息

论文指出,该项研究所提出的仿生设计与驱动控制方法不但可以促进类生命机器人的进一步发展,而且对软体机器人的仿生设计、肌肉组织工程等相关领域也有一定的潜在指导意义。

不过,现阶段的类生命机器人虽然已实现了有效的可控运动,但仍有许多关键的瓶颈需要被突破。例如,所制造的机器人尺寸大多为厘米级,难以应用于体内药物运输等场景。因此,面向微纳生物结构的3D打印、柔性操作等技术是开发应用于临床等特殊环境的类生命微型机器人的关键。此外,现有的类生命机器人大多依靠外部人工刺激实现可控运动,缺乏自主性。因此,基于活体细胞的感知与控制方法可应用于类生命机器人研究,进而实现基于环境信息感知的机器人自主运动。

注:文中图片均由《类生命系统》期刊编辑部提供

文章来源: 科技日报