Det nya området biohybrid robotik innebär användning av levande vävnad inom robotar, snarare än bara metall och plast. Muskel är en potentiell nyckelkomponent i sådana robotar, ger drivkraften för rörelse och funktion. Dock, i ansträngningar att integrera levande muskler i dessa maskiner, det har varit problem med den kraft dessa muskler kan utöva och hur lång tid det tar innan de börjar krympa och tappa sin funktion.

Nu, i en studie som rapporterats i tidningen Science Robotics , forskare vid University of Tokyo Institute of Industrial Science har övervunnit dessa problem genom att utveckla en ny metod som utvecklas från enskilda muskelprekursorceller, till muskelcellfyllda ark, och sedan till fullt fungerande skelettmuskelvävnader. De införlivade dessa muskler i en biohybrid robot som antagonistiska par som efterliknade dem i kroppen för att uppnå anmärkningsvärd robotrörelse och fortsatt muskelfunktion i över en vecka.

Teamet konstruerade först ett robotskelett för att installera paret av fungerande muskler. Detta inkluderade en roterbar led, ankare där musklerna kunde fästa, och elektroder för att ge stimulans för att inducera muskelsammandragning. För den levande muskeldelen av roboten, istället för att extrahera och använda en muskel som hade bildats helt i kroppen, laget byggde en från grunden. För detta, de använde hydrogelark som innehåller muskelprekursorceller som kallas myoblaster, hål för att fästa dessa ark på robotskelettankarna, och ränder för att uppmuntra muskelfibrerna att bildas på ett inriktat sätt.

"När vi väl hade byggt musklerna, vi använde dem framgångsrikt som antagonistiska par i roboten, med en kontrakterande och den andra expanderar, precis som i kroppen, "studerar motsvarande författare Shoji Takeuchi." Det faktum att de utövade motsatta krafter på varandra stoppade dem att krympa och försämras, som i tidigare studier. "

Teamet testade också robotarna i olika applikationer, inklusive att ha en hämtning och placera en ring, och att två robotar arbetar tillsammans för att plocka upp en fyrkantig ram. Resultaten visade att robotarna kunde utföra dessa uppgifter väl, med aktivering av musklerna som leder till böjning av ett fingerliknande utstick vid slutet av roboten med cirka 90 °.

"Våra resultat visar att använder detta antagonistiska arrangemang av muskler, dessa robotar kan efterlikna handlingar från ett mänskligt finger, "säger författaren Yuya Morimoto." Om vi ​​kan kombinera fler av dessa muskler till en enda enhet, vi borde kunna återge det komplexa muskulösa samspelet som tillåter händer, vapen, och andra delar av kroppen för att fungera. "

Artikeln "Biohybrid robot som drivs av ett antagonistiskt par skelettmuskelvävnader" publicerades i Science Robotics .