蓝冠注册《Q374919 》许多机器人设计都以自然为灵感:像壁虎一样粘在墙上，像金枪鱼一样在水中游泳，像猎豹一样在地形上奔跑。这种设计借鉴了大自然的特性，蓝冠注册 使用工程材料和硬件来模仿动物的行为。

现在，麻省理工学院和宾夕法尼亚大学的科学家们不仅从大自然中获得灵感，他们还从材料中获取灵感。该小组通过基因工程使肌肉细胞在对光的反应中弯曲，并利用这种光敏组织来制造高度铰接的机器人。这种被他们称为“生物整合”的方法，也许有一天能使机器动物像它们的同类一样灵活有力地移动。

研究人员的方法将发表在《芯片实验室》杂志上。

麻省理工学院(MIT)机械工程系的福特工程教授浅田哈里(Harry Asada)说，该小组的设计有效地模糊了自然和机器之间的边界。

“在仿生设计中，生物学是一个隐喻，蓝冠 而机器人是实现它的工具，”Asada说，他是这篇论文的合著者。“通过生物集成设计，生物学提供了材料，而不仅仅是隐喻。这是我们推动仿生机器人的一个新方向。”

看到光

Asada和麻省理工学院博士后Mahmut Selman Sakar与生物和机械工程的塞西尔和艾达·格林杰出教授Roger Kamm合作开发了这种新方法。在决定在机器人设计中使用哪种身体组织时，研究人员将骨骼肌作为研究对象——骨骼肌是一种比心脏或平滑肌更强壮、更强大的组织。但与不自主跳动的心脏组织不同，参与跑步、行走和其他身体运动的骨骼肌需要外部刺激才能弯曲。

正常情况下，蓝冠官网神经元的活动是为了刺激肌肉，发送电脉冲使肌肉收缩。在实验室中，研究人员使用电极用少量电流刺激肌肉纤维。但浅田说，这种技术虽然有效，但不实用。此外，他说，电极和它们的电源可能会让一个小型机器人陷入困境。

相反，浅田和他的同事们将目光投向了一个相对较新的领域——光遗传学。光遗传学是由麻省理工学院的Ed Boyden和斯坦福大学的Karl deis血清斯在2005年发明的，他们对神经元进行了基因改造，使其能对短激光脉冲作出反应。从那时起，研究人员就用这种技术刺激心肌细胞抽搐。

浅田真央的团队也在寻找同样的方法来处理骨骼肌细胞。研究人员培养这些细胞，或称成肌细胞，对其进行基因改造，使其表达一种光激活蛋白。这组人将成肌细胞融合成长肌肉纤维，然后向培养皿中发射20毫秒的脉冲蓝光。他们发现，基因改变的纤维以特定的方式响应:小束光照射在一条纤维上只会导致那条纤维收缩，而覆盖多条纤维的大束光则会刺激所有这些纤维收缩。

光锻炼

这个小组是第一个成功地利用光刺激骨骼肌的，提供了一种新的“无线”方式来控制肌肉。更进一步,浅田和另外增加肌肉纤维的混合水凝胶形成一个三维的肌肉组织,再一次刺激了组织与光——发现3 d肌肉反应个人的肌肉纤维一样,弯曲和扭转地区暴露在光束。

研究人员用一个小的微机械芯片测试了工程组织的强度。这个芯片由宾夕法尼亚大学的克里斯托弗·陈设计，它包含了多个孔，每个孔内装有两个柔性支柱。研究小组在每个柱子上附着肌肉条，然后用光刺激组织。当肌肉收缩时，它会将立柱向内拉;因为每个柱子的刚度是已知的，小组可以通过每个柱子的弯曲角度来计算肌肉的力量。

浅田真央说，该设备还可以作为工程肌肉的训练中心，提供各种锻炼来加强组织。浅田说:“就像卧床不起的人一样，如果不锻炼，肌肉张力会迅速下降。”

光敏肌肉组织表现出广泛的运动，这可能使高度铰接、灵活的机器人成为可能——这是该小组目前正在努力实现的目标。一种潜在的机器人设备可能涉及内窥镜检查，这是一种将摄像机穿过身体照亮组织或器官的程序。浅田说，一个由光敏肌肉制成的机器人可能足够小，足够灵活，可以在狭窄的空间中航行——甚至在身体的血管系统中。虽然这种设备的设计还需要一段时间，但浅田说，该小组的结果是一个有希望的开始。