参考消息网11月1日报道 据阿根廷布宜诺斯艾利斯经济新闻网10月26日报道，苏黎世联邦理工学院软体机器人实验室的一个团队研发出一种基于活体肌肉的生物致动器，无需传统电机驱动即可实现游泳、跳跃、弯曲和抓取物体等动作。这项成果表明，机器人技术可以利用生物组织来产生运动，并为研发柔性、适应性更强且对传统机械结构依赖更小的机器人开辟了一条实验路径。

这项发表在英国《自然-通讯》上的研究解决了生物混合机器人长期存在的一个问题：培养的肌肉细胞虽然可以收缩，但其产生的力通常只能带来微小的移动。研究人员设计了组织及其人工支撑结构，以更好地利用每一次收缩，并将其转化为在实验室显微镜环境之外可观察到的动作。

该项目由苏黎世联邦理工学院软体机器人实验室的罗伯特·卡奇曼教授领导。研究人员艾丝特·巴尔丘奈特和迈克·Y.米海利斯在制造组件之前，利用计算机模拟确定了水凝胶的几何形状和肌肉的分布。

随后，他们利用交叉光刻体积打印技术制作了支架。这项技术可以在能对每次运动产生的变形和压力做出响应的材料中创建精确的结构。

这些支撑结构上带有细微的凹槽，有助于固定肌肉纤维并引导其生长。这种设计使得细胞产生的力能够以更小的损耗传递到装置的柔性部分。研究团队并没有增加肌肉量，而是致力于优化活体组织与合成材料之间的相互作用。该结构作为一个集成系统运作，能够将收缩转化为运动。

这些生物致动器长约1.5厘米，其运动幅度比以往的装置提升了11倍。得益于这种力的传递方式，这些结构能够肉眼可见地弯曲、游泳、抓取物体。

该系统达到了每秒6.2毫米的移动速度。一次收缩即可跳起5毫米，相当于其体长的三分之一。

这种跳跃是最重要的成果之一，因为这需要系统集中足够的力量来克服自身结构的重量。在传统机器人中，这种动作通常依赖于电机、齿轮、弹簧或气动致动器。

而在该系统中，跳跃动作则来自在刺激下做出反应的活体肌肉细胞。这一进展表明，细胞生物学可以提供不同于传统刚性机器人的机械解决方案。

该研究作者指出，这项技术仍处于实验和临床前阶段。活体肌肉需要营养液来维持其活性，因此这些装置目前还无法在没有外部支持的情况下长时间运行。

接下来的挑战在于创建能够输送氧气和营养物质并清除细胞代谢废物的人工血管系统。如果没有这种交换网络，组织就会失去活力，从而导致其在实验室以外的任何持续应用受限。

与之形成鲜明对比的是外骨骼等技术。这类装置穿戴在人体上，利用金属、碳纤维、传感器、电池和电机来辅助运动。有些装置能解读上半身的动作，例如身体前倾或髋部位置的变化。还有一些装置在手腕处集成控制，或通过按钮来控制步态。它们的结构是刚性的，且依赖电能驱动。

苏黎世联邦理工学院的这种生物致动器走了一条不同的道路：力求让运动源于生物材料本身。其应用取决于能否保持细胞存活并可控。这一成果为组织、材料和电子系统的结合开辟了一条道路。（编译/田策）