Het nieuwe gebied van biohybride robotica omvat het gebruik van levend weefsel in robots, in plaats van alleen metaal en plastic. Spier is een potentieel belangrijk onderdeel van dergelijke robots, de drijvende kracht voor beweging en functie. Echter, bij pogingen om levende spieren in deze machines te integreren, er zijn problemen geweest met de kracht die deze spieren kunnen uitoefenen en de hoeveelheid tijd voordat ze beginnen te krimpen en hun functie verliezen.

Nutsvoorzieningen, in een studie gerapporteerd in het tijdschrift Wetenschap Robotica , onderzoekers van het Instituut voor Industriële Wetenschappen van de Universiteit van Tokyo hebben deze problemen overwonnen door een nieuwe methode te ontwikkelen die voortkomt uit individuele spiervoorlopercellen, tot spiercel gevulde vellen, en vervolgens naar volledig functionerende skeletspierweefsels. Ze integreerden deze spieren in een biohybride robot als antagonistische paren die die in het lichaam nabootsten om opmerkelijke robotbewegingen te bereiken en een aanhoudende spierfunctie gedurende meer dan een week.

Het team bouwde eerst een robotskelet waarop het paar functionerende spieren kon worden geïnstalleerd. Dit omvatte een draaibare verbinding, ankers waar de spieren zich konden hechten, en elektroden om de stimulus te verschaffen om spiercontractie te induceren. Voor het levende spiergedeelte van de robot, in plaats van een spier te extraheren en te gebruiken die volledig in het lichaam is gevormd, het team heeft er een helemaal opnieuw gebouwd. Voor deze, ze gebruikten hydrogelvellen die spierprecursorcellen bevatten, myoblasten genaamd, gaten om deze platen aan de robotskeletankers te bevestigen, en strepen om de spiervezels aan te moedigen zich op een uitgelijnde manier te vormen.

"Toen we de spieren eenmaal hadden opgebouwd, we hebben ze met succes gebruikt als antagonistische paren in de robot, waarbij de ene samentrekt en de andere uitbreidt, net als in het lichaam, studie corresponderende auteur Shoji Takeuchi zegt. "Het feit dat ze tegengestelde krachten op elkaar uitoefenden, stopte ze te krimpen en achteruit te gaan, zoals in eerdere studies."

Het team testte de robots ook in verschillende toepassingen, inclusief het laten ophalen en plaatsen van een ring, en twee robots samen laten werken om een ​​vierkant frame op te pakken. De resultaten toonden aan dat de robots deze taken goed konden uitvoeren, met activering van de spieren die leidt tot het buigen van een vingerachtig uitsteeksel aan het uiteinde van de robot met ongeveer 90 °.

"Onze bevindingen tonen aan dat, met behulp van deze antagonistische opstelling van spieren, deze robots kunnen de acties van een menselijke vinger nabootsen, " zegt hoofdauteur Yuya Morimoto. "Als we meer van deze spieren in één apparaat kunnen combineren, we zouden in staat moeten zijn om het complexe spierspel te reproduceren dat handen, armen, en andere delen van het lichaam te laten functioneren."

Het artikel "Biohybride robot aangedreven door een antagonistisch paar skeletspierweefsels" werd gepubliceerd in: Wetenschap Robotica .