수영하는 살아있는 로봇은 스스로 훈련할 수 있습니다

로봇 공학자는 이동, 환경 적응 또는 감지와 같은 행동과 같은 자연적인 생물학적 개체가 달성한 것을 모방하는 것을 목표로 합니다. 기존의 강성 로봇을 넘어 연성 로봇 분야는 최근 강성 로봇보다 환경에 더 효율적으로 적응할 수 있는 유연하고 유연한 재료를 사용하여 등장했습니다. 이러한 목표를 염두에 두고 과학자들은 바이오하이브리드 로봇 또는 바이오봇 분야에서 연구해 왔습니다. 이들은 일반적으로 심장 또는 골격의 근육 조직과 크롤링, 움켜잡기 또는 수영을 할 수 있는 인공 발판으로 구성됩니다. 불행히도 현재의 바이오봇은 이동성과 강도 측면에서 자연 개체의 성능을 모방할 수 없습니다.

연구자들은 생명공학 도구를 사용하여 두 가지 문제를 모두 극복했습니다. 그들은 전례 없는 속도로 물고기처럼 헤엄칠 수 있고 해안을 따라 이동할 수 있는 센티미터 범위의 바이오봇 개발을 위해 3D 바이오프린팅 및 엔지니어링 설계를 적용했습니다. 핵심은 매우 유연한 골격을 가진 근육 세포 기반 재료의 자발적 수축을 사용하는 것입니다.

연구원들은 인공 로봇을 준비하기 위해 뻣뻣하거나 묶인 발판으로 작업하는 대신 시뮬레이션을 통해 설계 및 최적화된 PDMS라는 폴리머로 만든 유연한 구불구불한 스프링을 기반으로 한 생물학적 로봇을 사용하고 3D 인쇄 기술을 사용하여 인쇄했습니다. 이 혁신적인 스캐폴드의 장점은 스프링의 복원력으로 인해 피드백 루프를 생성하는 자발적 수축 시 기계적 자가 자극을 통해 조직의 향상된 훈련 및 발달에 있습니다. 이 자가 훈련 이벤트는 강화된 작동과 더 큰 수축력으로 이어집니다. 이러한 구불구불한 스프링은 이전에 부드러운 로봇 생활 시스템에 포함되지 않았습니다. 자가 훈련 능력 외에도 골격근 세포를 기반으로 한 바이오하이브리드 수영 선수는 현재 골격근 기반 바이오봇보다 791배 빠른 속도로 이동했으며 다른 심근세포 기반 바이오 수영 선수(심장 세포 기반)와 비슷했습니다.

새로운 바이오봇은 다른 움직임도 수행할 수 있었습니다. 그들은 바닥 표면 근처에 놓았을 때 해안을 따라 갈 수 있었는데, 이는 산발적인 버스트 이후에 해안 이동 단계를 특징으로 하는 특정 물고기의 수영 스타일과 유사합니다.

이 연구는 약물 전달 및 생체 공학 보철 개발에도 적용됩니다.