MIT神操作！給機器人裝人工肌腱，活體肌肉力量直接暴漲30倍

哈嘍，大家好，我是小墨，誰能想到，機器人學的突破居然抄了人體的作業(yè)，MIT最新研究一出爐就炸了圈，他們給生物混合機器人裝了個人工肌腱，直接讓活體肌肉的輸出力量翻了30倍，捏合速度也快了3倍。

這可不是紙上談兵，實驗里機械手捏合的力道，硬是比沒裝肌腱的版本強了一個量級。

生物混合機器人這東西，簡單說就是用實驗室培養(yǎng)的真實肌肉當“發(fā)動機”，帶動合成骨架運動。這些年研究不少，爬行的、游動的、抓東西的原型機都造出來過。但業(yè)內(nèi)一直有個老大難，有勁使不出。

之前的設計思路挺直接，把一條培養(yǎng)好的肌肉帶兩端固定在機器人骨架上，就像把橡皮筋綁在兩根柱子上。肌肉收縮時拉動骨架動起來，道理很簡單。

但實際用起來全是毛病，MIT的Ritu Raman教授團隊就發(fā)現(xiàn)，這種接法浪費太多肌肉組織，而且一點不結實。

肌肉軟，骨架硬，兩者直接對接就像用棉花去拉鐵塊，力學根本不匹配。要么肌肉被拉裂，要么干脆從骨架上脫落。更關鍵的是，只有肌肉中間一小段的收縮能產(chǎn)生有效力量，大部分力氣都白費了。

舉個真實例子，美國伊利諾伊大學之前做過一款光控爬行生物機器人，用骨骼肌和運動神經(jīng)元驅動，靠長短腿不對稱運動爬行。

但這機器人力氣小得可憐，稍微遇到點阻力就爬不動，而且肌肉很容易因為反復拉伸受損，根本沒法長時間工作。這就是沒有“肌腱”銜接的通病。

Raman團隊盯著人體結構看了半天，終于找到靈感，咱們?nèi)祟惖募∪庵阅軒庸趋腊l(fā)力，全靠肌腱在中間搭橋。肌腱剛度介于肌肉和骨骼之間，剛好能彌合力學差異，就像高效的纜繩一樣傳遞力量。他們決定給機器人也裝上個人工肌腱。

這個人工肌腱可不是隨便找根繩子代替，團隊選了水凝膠這種特殊材料。這種聚合物凝膠又軟又堅韌，還能牢牢粘在生物組織和合成材料上，是MIT另一位Zhao教授團隊專門研發(fā)的。

你可能不知道，水凝膠在肌腱修復領域早有應用，北京大學第三醫(yī)院的團隊就用類似的水凝膠材料做過跟腱再生研究，能促進肌腱愈合還防粘連，足見這種材料的可靠性。

研發(fā)過程很講究，團隊先用“彈簧模型”模擬整個系統(tǒng)，把肌肉、肌腱、骨架分別對應不同剛度的彈簧，算出最適合的肌腱剛度。接著按這個參數(shù)配制水凝膠，再蝕刻成細纜狀的肌腱。最后把它連接在實驗室培養(yǎng)的肌肉兩端，組成“肌肉-肌腱單元”，再接到機械手的手指上。

實驗結果相當驚艷，當肌肉受到刺激收縮時，肌腱穩(wěn)穩(wěn)拉動機械手指尖合攏。對比測試顯示，裝了人工肌腱的機械手，捏合力量是之前的30倍，速度是3倍。這個單元連續(xù)收縮7000次，性能一點沒下降?！肮χ乇取币蔡嵘?1倍，意思是一小塊肌肉就能干以前一大堆肌肉的活。

這個人工肌腱的價值，遠不止讓機械手更有勁，它更像一個“通用接口”，能嵌入各種生物混合機器人里，從微型手術工具到探險機器人都能用。這一下就打開了應用的想象空間。

生物混合機器人的最大優(yōu)勢就是能做得極小，傳統(tǒng)機械執(zhí)行器小到一定程度就會失效，但肌肉細胞本身就是獨立的驅動器，理論上能造出手術級別的微型機器人。有了人工肌腱加持，這個優(yōu)勢更明顯了。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已經(jīng)有了不少探索，香港中文大學團隊就做過一款磁控血液凝膠機器人，能順著腦脊液爬到顱內(nèi)腫瘤位置釋放藥物。

美國卡內(nèi)基梅隆大學更絕，用人類肺細胞造了微型機器人，靠纖毛驅動運動，未來能往人體里送藥。這些機器人要是裝上MIT的人工肌腱，力氣和耐用性都會大幅提升，離臨床應用就更近了。

蘇黎世聯(lián)邦理工學院的Simone教授評價得很到位，這種水凝膠肌腱構建了更符合生理結構的“肌肉-肌腱-骨骼”體系，讓生物混合機器人能重復運行，離走出實驗室不遠了。目前MIT團隊已經(jīng)在研發(fā)類皮膚的保護外殼，給肌肉加層防護。

MIT的人工肌腱解決了生物混合機器人的核心痛點，30倍力量提升不是噱頭。它證明向人體結構學習，能讓機器人技術實現(xiàn)質的飛躍，未來微型手術、危險環(huán)境探測都有它的用武之地