日前，美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)提出了“有機(jī)工程”這個(gè)全新的詞匯，即將機(jī)器人與組織工程相結(jié)合，創(chuàng)造出“生物混合機(jī)器人”。這是一個(gè)有前途的研究領(lǐng)域，借助3D打印技術(shù)，將組織工程與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合在一起。

美提出“有機(jī)工程”概念借3D打印造新型機(jī)器人

近日，來(lái)自凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的研究員VickieWebster-Wood和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇研究論文，提出了“有機(jī)工程”這個(gè)全新的詞匯，即將機(jī)器人與組織工程相結(jié)合，創(chuàng)造出“生物混合機(jī)器人”。

Webster-Wood是機(jī)械和航空航天工程系的博士后研究員，去年在自己的研究領(lǐng)域取得了突出的成績(jī)，因?yàn)樗_(kāi)發(fā)了可以游泳的生物3D打印混合機(jī)器人。

由安裝在3D打印聚合物底座上的海蛞蝓肌制成的小型機(jī)器人，可以通過(guò)在糖水溶液中施加電脈沖來(lái)使其游泳。3D打印研究項(xiàng)目雖然是生物混合機(jī)器人的一個(gè)小型例子，但它已經(jīng)成為Webster-Wood在該領(lǐng)域的一個(gè)可信平臺(tái)，目前正在使用該平臺(tái)來(lái)統(tǒng)一它。

她們的新研究項(xiàng)目的目標(biāo)是幫助來(lái)自全球各地的研究人員在生物混合機(jī)器人(正式稱為生物工程)領(lǐng)域處于同一水平，這是一個(gè)有前途的研究領(lǐng)域，借助3D打印技術(shù)，將組織工程與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合在一起。

Webster-Wood解釋說(shuō)：“這是一個(gè)非常年輕的領(lǐng)域，而現(xiàn)在，詞匯并沒(méi)有達(dá)成一致性，也沒(méi)有普遍的詞匯來(lái)形容它，在過(guò)去的十年中，組織工程能夠利用生物材料制造不同的東西，雖然機(jī)器人技術(shù)有了并行的加速，但這兩個(gè)領(lǐng)域的研究人員傾向于使用不同的詞匯?！?/p>

Webster-Wood提出了一個(gè)用于討論和分類生物混合動(dòng)力機(jī)器人的“組織密鑰”，這個(gè)組織密鑰基于四個(gè)要點(diǎn)，每個(gè)要素都是由機(jī)器人和生物共享的。

這些類別是：結(jié)構(gòu)，指機(jī)器人的金屬或塑料框架以及有機(jī)體的骨架或身體；執(zhí)行器，或者是什么使結(jié)構(gòu)移動(dòng)，例如，電機(jī)(機(jī)器人)或肌肉(有機(jī))；傳感器，其可以是機(jī)器人上的照相機(jī)或測(cè)距儀，以及用于活體的皮膚；眼睛或其他感覺(jué)器官；控制器，這是機(jī)器人的電腦或生物的大腦。

除了這四個(gè)要素之外，研究人員還引入了一個(gè)“有組織的術(shù)語(yǔ)匯編”來(lái)更有效地描述生物混合動(dòng)力有機(jī)機(jī)器人。Webster-Woods評(píng)論說(shuō)：“你必須有這些東西。那樣的話，人們不是在發(fā)明輪子，而是在說(shuō)‘哦，其他十幾個(gè)人已經(jīng)發(fā)明了這個(gè)！’”

她補(bǔ)充說(shuō)：“據(jù)我們所知，這是第一次發(fā)表一篇文章，講述所有這四個(gè)部分使用的有機(jī)材料，以及這將如何導(dǎo)致完全有機(jī)的機(jī)器人。雖然它不如海蛞蝓那樣轟動(dòng)，但我們認(rèn)為它將同樣重要?！?/p>

有機(jī)工程和生物混合機(jī)器人是科學(xué)和工程領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)的一部分，利用有機(jī)自然元素來(lái)創(chuàng)造新的產(chǎn)品和設(shè)備。然而，生物混合機(jī)器人不僅僅是以大自然為靈感，實(shí)際上整合了肌肉組織和細(xì)胞等有機(jī)元素，創(chuàng)造出動(dòng)物般的環(huán)保機(jī)器人。

因此，生物3D打印技術(shù)通常使用由細(xì)胞注入的水凝膠來(lái)制作特定結(jié)構(gòu)，因此非常符合生物工程的發(fā)展，并且可能用于將細(xì)胞施加到機(jī)器人框架上。在Webster-Wood的案例中，她使用3D打印機(jī)為她的游泳機(jī)器人創(chuàng)造了一個(gè)聚合物結(jié)構(gòu)(包括手臂和身體)，并與海蛞蝓肌細(xì)胞結(jié)合在一起。

雖然這個(gè)領(lǐng)域還處于初始階段，但看看生物混合機(jī)器人研究在不久的將來(lái)會(huì)如何發(fā)展，3D打印技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，以及Webster-Wood的“有機(jī)工程”是否會(huì)繼續(xù)存在，這將是非常有趣的。

據(jù)悉，Webster-Wood已于最近在“科學(xué)機(jī)器人學(xué)”雜志上發(fā)表了題為“有機(jī)工程：面向使用有機(jī)材料的設(shè)備的機(jī)器人分類關(guān)鍵”的文章。