用牛蛙骨骼肌实现机械飞升,中国科学院沈阳自动化所研制无线光控类生命蝠鲼机器人

机器人电报9月9日讯,中国科学院沈阳自动化研究所机器人学研究室团队,受蝠鲼游动机制启发,成功研制出一款基于牛蛙离体骨骼肌的无线近红外光控类生命蝠鲼机器人。该研究将生物组织直接用作执行器,相关成果已发表于国际学术期刊《Advanced Functional Materials》。与领域内常用的细胞工程骨骼肌不同,研究团队创新性地采用牛蛙股薄肌天然离体骨骼肌作为驱动核心。在特定电刺激条件下,该离体肌肉可稳定输出约6.5牛顿收缩力,极限峰值可达9.4牛顿,收缩幅度约25%。体外培养测试显示,其能维持电响应性能长达11天,稳定驱动机器人运行约7天。为实现无线控制,团队构建了近红外激光、光电转换与神经电刺激一体化系统。机器人背部集成的微型砷化镓光伏模块,可通过分时、分区激光辐照,独立控制双侧肌肉收缩时序。这使得机器人无需外接线缆,便能实现直行、转向、环形巡游等多种复杂水下运动。性能测试表明,该机器蝠鲼平均直线游动速度达每秒0.54体长(约2.7厘米/秒),峰值游速达每秒2体长,创造了由骨骼肌组织驱动的类生命机器人的最高相对行进速度。其最小转弯半径仅为0.8倍体长,最大转向角速度为每秒21度。此外,该机器人还具备水面巡游、水下5克负载作业及在硬质地面低速移动的能力。