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有机工程:结合生物混合机器人的组织工程和机器人技术的新领域

导读: 近日,来自凯斯西储大学的研究员VickieWebster-Wood和她的团队发表了一篇研究论文,提出了“有机工程”这个全新的词汇,即将机器人与组织工程相结合,创造出“生物混合机器人”。

  近日,来自凯斯西储大学的研究员VickieWebster-Wood和她的团队发表了一篇研究论文,提出了“有机工程”这个全新的词汇,即将机器人与组织工程相结合,创造出“生物混合机器人”。

  有机工程:结合生物混合机器人的组织工程和机器人技术的新领域

  Webster-Wood是机械和航空航天工程系的博士后研究员,去年在自己的研究领域取得了突出的成绩,因为她开发了可以游泳的生物3D打印混合机器人。

  由安装在3D打印聚合物底座上的海蛞蝓肌制成的小型机器人,可以通过在糖水溶液中施加电脉冲来使其游泳。3D打印研究项目虽然是生物混合机器人的一个小型例子,但它已经成为Webster-Wood在该领域的一个可信平台,目前正在使用该平台来统一它。

  她们的新研究项目的目标是帮助来自全球各地的研究人员在生物混合机器人(正式称为生物工程)领域处于同一水平,这是一个有前途的研究领域,借助3D打印技术,将组织工程与机器人技术结合在一起。

  Webster-Wood解释说:“这是一个非常年轻的领域,而现在,词汇并没有达成一致性,也没有普遍的词汇来形容它,在过去的十年中,组织工程能够利用生物材料制造不同的东西,虽然机器人技术有了并行的加速,但这两个领域的研究人员倾向于使用不同的词汇。”

  Webster-Wood提出了一个用于讨论和分类生物混合动力机器人的“组织密钥”,这个组织密钥基于四个要点,每个要素都是由机器人和生物共享的。

  这些类别是:结构,指机器人的金属或塑料框架以及有机体的骨架或身体;执行器,或者是什么使结构移动,例如,电机(机器人)或肌肉(有机);传感器,其可以是机器人上的照相机或测距仪,以及用于活体的皮肤;眼睛或其他感觉器官;控制器,这是机器人的电脑或生物的大脑。

  除了这四个要素之外,研究人员还引入了一个“有组织的术语汇编”来更有效地描述生物混合动力有机机器人。Webster-Woods评论说:“你必须有这些东西。那样的话,人们不是在发明轮子,而是在说‘哦,其他十几个人已经发明了这个!’”

  有机工程:结合生物混合机器人的组织工程和机器人技术的新领域

  她补充说:“据我们所知,这是第一次发表一篇文章,讲述所有这四个部分使用的有机材料,以及这将如何导致完全有机的机器人。虽然它不如海蛞蝓那样轰动,但我们认为它将同样重要。”

  有机工程和生物混合机器人是科学和工程领域不断增长的趋势的一部分,利用有机自然元素来创造新的产品和设备。然而,生物混合机器人不仅仅是以大自然为灵感,实际上整合了肌肉组织和细胞等有机元素,创造出动物般的环保机器人。

  因此,生物3D打印技术通常使用由细胞注入的水凝胶来制作特定结构,因此非常符合生物工程的发展,并且可能用于将细胞施加到机器人框架上。在Webster-Wood的案例中,她使用3D打印机为她的游泳机器人创造了一个聚合物结构(包括手臂和身体),并与海蛞蝓肌细胞结合在一起。

  虽然这个领域还处于初始阶段,但看看生物混合机器人研究在不久的将来会如何发展,3D打印技术在现场的应用,以及Webster-Wood的“有机工程”是否会继续存在,这将是非常有趣的。

  据悉,Webster-Wood已于最近在“科学机器人学”杂志上发表了题为“有机工程:面向使用有机材料的设备的机器人分类关键”的文章。


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