动物{pinyin：wù}壁纸

用动物肌肉造出的机器人，它们能干些什么？提到机器人，人们可能会想象那些用金属和塑料制造的机器，例如由刚性材料组装的简单机器人。随着机器人走出实验室，应用范围不断扩大，这类刚性系统在人机交互过程中存在安全隐患

用动物肌肉造出的机器人，它们能干些什么？

使坚硬的机器变[繁：變]得像动物一《pinyin：yī》样柔软和服帖是研究人员越来越关注的课题。这一设想可以通过将普通的促动装置（如发动机）与气动人工肌肉或弹簧连接来实现。例如Whegs系列机器人的构造就是用弹簧连接发动机和轮腿

一旦撞到障碍【练：ài】物（人类），弹簧会吸（xī）收撞击能量以免人（拼音：rén）们受伤。另外，扫地机器人的保险杆也采用弹簧支承，避免它在工作时损坏家具。

但部分研究独辟蹊径开创了新领（繁体：領）域。将机器人学与组织工程学相xiāng 结合[hé]，研究者正在研发用活体肌肉组织或细胞驱动的机器人。在电流或闪光刺激下，细胞收缩导致机器人躯干弯曲，从而带动机器人在水中游动或在陆地爬行

该类机器人可以自由行动且像动物一样柔软。与普通机器人相比，它们对周围的人类和环境更加安全。也正是因为类似于动物，它们不（pinyin：bù）再依靠电池，而是用养分为肌肉细胞供能，从而减轻了（繁：瞭）自重

【图注】采用钛合金模具制造组织工程化《pinyin：huà》的生{读：shēng}物机器人。图[繁：圖]片来源：Karaghen Hudson and Sung-Jin Park， CC BY-ND

制造生物机器人

如果【读：guǒ】把细胞无序地排列幸运飞艇在骨架上，它们会在任意方向收缩。这意味着细胞受到电刺激后产生的收缩力在各个方向上抵消，无法有效地牵引整个机器人运动。

为了合理利用细胞能量，研究人员采用了细胞微图形化技术（micropatterning）。在细胞易于附着的骨架基质上（练：shàng）贴上或打印细微的导线，用于引导细胞分裂生长，使其最终按照特定的排列模式聚合在一起。这样细胞不再是一团乱麻，而是一个有序排列的整体，可以按研究人员的设计【练：jì】意图对骨架施加牵引力，从而驱动机器的“四肢”和“鳍”。

组织工程化的光控软[繁：軟]体机器鳐鱼。图[繁体：圖]片来源：Karaghen Hudson and Michael Rosnach， CC BY-ND

灵感源于动物的生物合成机器人

另外一（pinyin：yī）些机器人的原形来源于自然界（练：jiè），称为仿生合成机器人。加州理工学院的一个研究小组开发的一款机器人就是以水母为原{读：yuán}形。这部名叫medusoid的机器人躯干四周设有一圈腕足

每只腕足都应用微【拼音：wēi】图形技术以蛋白质导(dǎo)线引导细胞形成与活体海蜇类似的肌肉组织。当【练：dāng】细胞收缩，腕足向内侧蜷曲，以推动该机器在营养液中游动。

近期，研究人员公布了他们驱动生物机（繁：機）器人的方法。哈佛大学的研究团队用基因经过了改造的心(xīn)脏细胞，成功【练：gōng】的让鳐鱼状机器人游动。经过改造的心脏细胞可对特定频率的光波刺激产生收缩反应——鳐鱼机器人“鱼”身两侧细胞分别对两种不同频率的光波产生反应。

研究人员将光线照射在鳐鱼头部，该部位细胞收缩并放出电信号。随着信号沿“鱼[yú]”身传播，途径细胞相继收缩，从而推动机器前进。研究人员通过改变光波频率时鳐鱼转向。若“鱼”身某侧细胞对某频率光波敏感，则该侧细(繁体：細)胞收缩较为明显，使整体向该侧转动。

增强机器人环境适应力

例如环境温度必须与生物体体温接近，且细胞需要依靠营养液维持功能。一种[繁体：種]解决方法是将机器人长期密封在营养液中，保护细胞免受外界【练：jiè】环境影响。

另一种方法是运用更强健的细胞作为驱动器【拼音：qì】。凯斯西储大学（Case Western Reserve University）利用习性强健的加州海蛞蝓【练：yú】（Aplysia californica）有望实现该方法。海hǎi 蛞蝓栖息在滩涂区域，在一天的涨潮落潮循环中遭受剧烈温差和海水盐度变化

退潮后某些海蛞蝓会被困在（zài）潮坑中。太阳【练：yáng】照射下坑内水分蒸发，温度上升。相反，下雨时海水盐度下降

涨潮时海蛞蝓又从潮坑中爬（pinyin：pá）出。它们为了适[shì]应不断变化的环境而进化出强大的细胞。

【图注】受海龟启发的【练：de】生物合成机器人，由海娱乐城蛞蝓肌肉细胞驱动。图片来源：Dr. Andrew Horchler， CC BY-ND

我们已经能够运用海蛞蝓组织驱动生物机器人，这意味澳门永利着由弹性组织制造的机器人将[繁体：將]具有更强的环境适应能力。其尺寸（约1.5英尺长，1英尺宽）足以承受适当的载荷。

研发生物机器人的又一挑战是缺乏集成化的控制系统。目前，工程师仅仅通过电场和光来进行外部控制。为实现全自动生物机器人的构想，我们将依赖与肌肉有直接（jiē）接口，且为自身提供感官输《繁：輸》入的控制器。其中一种是被称作神经中枢（ganglia）的有机控制器，由神经元和神经节构成。

这也是我们运用加州海蛞蝓的原因澳门新葡京之一。它们数十年以来一直被当作神经生物学研究的模型系统。关于海蛞蝓神经系统和肌肉之间关系的研究已相当充分，在此基础上我们将利用神经元开发有机控制器，从而操控机器人的移动方式，让它们可以胜任搜寻有毒物{pinyin：wù}质或追踪光源等任务。

虽然生物合成机器人领域的研究还处在起步阶段，科学家们早已描绘出该技术在应用中的腾飞。例如可以将这些微型机器人批量投放到水源或海洋，用于(yú)搜寻有毒物质或探测管道泄漏。这些传感器具有较【练：jiào】好的生物相容性，能够被降解或被野生动物摄入并消化。与传统的硬性机器人相比，它们不会对环境造成危害。

未来可能用人体组织制造出医疗用（yòng）机器人。它们可以靶向给药、清理血栓，或作为可驱动的血管内支架。该支架能够强化血管从而避免患动脉瘤，它们的基质为有机材料而非人工合成材开云体育料，因此一段时间后可与人体融合

除了上述小型生物机器人，相关研究已经开始探索制造血管系统。肌肉驱动的大型机器人时代即将到来。

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