Японські біоінженери розробили інноваційного мініатюрного двоногого крокуючого робота, що приводиться в рух приводами на основі штучно вирощеної м’язової тканини. Біогібридний робот, докладно описаний у статті, опублікованій в журналі “Matter”, являє собою значний прогрес у робототехніці та біоінженерії.
Оскільки роботи стають меншими, традиційні електродвигуни стають менш практичними, що спонукає до пошуку альтернативних приводів. Біогібриди, роботи, що включають біологічні тканини, стають перспективним рішенням. Раніше японські дослідники успішно використовували м’язи на основі міобластів щурів для підняття ваги, продемонструвавши потенціал біологічних тканин у робототехніці.
Команда під керівництвом Шодзі Такеучі з Токійського університету створила робота, що ходить, використовуючи скелетну м’язову тканину, вирощену з міобластів щурів. Тіло робота виготовлене з полідиметилсилоксану, з двома гнучкими виростами, схожими на ноги, внизу. Ці ноги мають “ступні” з фоторезистивної акрилової смоли. Між ногами й верхньою частиною тіла натягнута м’язова тканина, що забезпечує рух.
Щоб знизити центр ваги робота, в кожну ногу імплантовано відрізки металевого дроту. Полістироловий поплавок, прикріплений до тіла, допомагає йому залишатися у вертикальному положенні в багатій на поживні речовини рідині, необхідній для роботи м’язів. Ноги рухаються завдяки електричній стимуляції м’язової тканини, що дозволяє рухатися вперед із середньою швидкістю 5,4 міліметра на хвилину. Активуючи одну ногу кілька разів, робот може повернутися, завершуючи поворот на 90 градусів за 62 секунди.
Ryuki Kinjo et al. / Matter, 2024
Ця лабораторна версія робота наразі не має практичного застосування, але її розробка відкриває нові можливості. Подальша робота спрямована на перехід від ручної до автоматичної стимуляції м’язів, підвищення швидкості та автономності. Крім того, дуже важливо адаптувати робота до роботи поза середовищем живильної рідини. Це вимагає збільшення м’язової сили для протидії підвищеному тертю ніг у повітрі.
Основною проблемою електростимуляції є її низька селективність, яка може активувати небажані клітини. Щоб вирішити цю проблему, біоінженери досліджують трансгенні м’язи, що реагують на певні довжини світлових хвиль.