全新物種“生物機(jī)器人”xenobot面世

《美國科學(xué)院院報(bào)》(PNAS) 日前刊登了一篇論文引起轟動，論文標(biāo)題為《用于設(shè)計(jì)可重構(gòu)生物體的可擴(kuò)展性管線研究》，這項(xiàng)研究來自美國佛蒙特大學(xué)、塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)科學(xué)家的合作，其成果是研究成功一種全新的生命體模型“xenobot”。

據(jù)悉，這是全球首例活的、能自愈機(jī)體的機(jī)器人。其組成是生物細(xì)胞，但形狀結(jié)構(gòu)是人為設(shè)計(jì)制造的，因此，它屬于人造的物體，是一種機(jī)器人。然而，xenobot是有機(jī)體，與一般機(jī)械結(jié)構(gòu)無生命的機(jī)器人不同，是一種全新的物種——異種機(jī)器人。

研究團(tuán)隊(duì)使用非洲爪蛙的心臟細(xì)胞（收縮細(xì)胞）和表皮細(xì)胞（被動細(xì)胞）結(jié)合創(chuàng)造了xenobot。兩種細(xì)胞結(jié)合的依據(jù)，是佛蒙特大學(xué)的超級計(jì)算機(jī)Deep Green設(shè)計(jì)出來的模型，如下圖所示，左圖是各種模型，右圖是根據(jù)模型產(chǎn)生的xenobot。研究人員搭建了很多模型，其中大部分模型生成失敗，最終，可以存活并移動的xenobot被成功設(shè)計(jì)出來。

在成功的xenobot模型中，一般個體小于1mm，聚集了500-1000個皮膚細(xì)胞和心臟細(xì)胞，這些細(xì)胞組成的機(jī)器人在水環(huán)境中大概能存活7-10天，而無需補(bǔ)充營養(yǎng)，有的機(jī)器人模型可直線前行，有的可繞圈。研究人員表示，心臟細(xì)胞會自動收縮放松，猶如小型發(fā)動機(jī)驅(qū)動xenobot前進(jìn)，并且在機(jī)體受損后能夠治愈傷口。當(dāng)細(xì)胞能量用完后，xenobot會像生物自然死亡一樣崩潰腐爛。

（曾）

英國大學(xué)研發(fā)出可卷軟體機(jī)器人

英國布里斯托大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種將人造肌肉和電粘附力嵌入軟材料中的新方法，基于該方法，他們創(chuàng)造出可拉伸、高度變形、完全柔軟的類似皮膚的機(jī)器人ElectroSkin。該研究成果已發(fā)表在英文雜志《Soft Robotics》上。

據(jù)悉，ElectroSkin由全軟彈性體和易于獲得的導(dǎo)電材料制成，具有輕巧、無噪音、柔軟、能耗低等特性，易于制造且可以放入口袋，能實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動、自握和自定位功能。

ElectroSkin將介電彈性體致動器(DEAs)和軟電粘接劑(EAs)結(jié)合在一個完全兼容的多層復(fù)合皮膚狀結(jié)構(gòu)中，以實(shí)現(xiàn)軟設(shè)備的主動和電可控致動、粘合和抓握功能。DEAs由可變形介電膜制成，夾在兩個順應(yīng)電極之間；EAs包括附著或嵌入在軟電介質(zhì)中的順應(yīng)性平面電極。研究人員利用DEAs和EAs的共同特征，將復(fù)合人造皮膚的區(qū)域定義為主動/被動區(qū)域?；顒訁^(qū)域可以用作機(jī)電執(zhí)行器或靜電夾具元件，也可同時用作兩者。

利用ElectroSkin，研究人員可以創(chuàng)造出在危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測和部署的輕薄型機(jī)器人，也可用于精致物體的機(jī)器人夾具以及新的可穿戴技術(shù)。

（來源：機(jī)器人大講堂）

中科大提出磁控微納機(jī)器人新技術(shù)

近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實(shí)驗(yàn)室吳東教授和胡衍雷副教授研究團(tuán)隊(duì)，利用調(diào)制結(jié)構(gòu)光場高效加工出空心管狀結(jié)構(gòu)和錐形螺旋結(jié)構(gòu)微納機(jī)器人，這種結(jié)構(gòu)的微納機(jī)器人泳動性能和裝載貨物的能力強(qiáng)。

在研究過程中，該團(tuán)隊(duì)首先設(shè)計(jì)出具有特殊相位信息的光場全息圖，并將其加載于空間光調(diào)制器面板上，調(diào)制出可用于高效加工空心管狀和錐形螺旋結(jié)構(gòu)的三維渦旋光場。相比于傳統(tǒng)的激光直寫加工（DLW），光場加工速度可最快提高600倍。

然后，研究人員在錐形螺旋結(jié)構(gòu)的微納機(jī)器人表面加入磁性響應(yīng)材料，采用自行搭建的三維亥姆霍茲線圈控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)輸入電流的相位信息，在三維空間內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場，磁場方向的改變使磁性結(jié)構(gòu)受到磁力矩作用，進(jìn)而完成有效驅(qū)動。利用磁場梯度和方向的變化，錐形螺旋結(jié)構(gòu)和空心管狀結(jié)構(gòu)的微納機(jī)器人可以有效完成微結(jié)構(gòu)的精確導(dǎo)向。

最后，研究人員在醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：在錐形螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部分別裝載納米及微米級貨物，在患者體外完成了神經(jīng)干細(xì)胞的移植；利用管狀微結(jié)構(gòu)裝載運(yùn)輸抗癌藥物（DOX）對癌細(xì)胞（Hela）進(jìn)行有效治療，并通過熒光驗(yàn)證了治療效果。

（來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）