S napětím sledujeme nejnovější trendy a proud informací posíláme k vám…

Kyborgové přicházejí

Datum: 28.10.2018

Kyborgove prichazeji

Lepší integrace živých svalů do robotů

Vědci vyvinuli novou metodu růstu celých svalů z hydrogelových listů impregnovaných myoblasty, což jsou kmenové buňky kosterní svaloviny. Pak tyto svaly začlenili jako antagonistické (opačné) páry do biohybridního robota, který úspěšně prováděl manipulace s objekty. Tento přístup překonal dřívější omezení krátké funkční životnosti svalů a jejich schopnost vyvíjet jen slabou sílu a razí tak cestu pro pokročilejší biohybridní roboty.

Vývoj biohybridní robotiky se dnes soustředí na použití živé tkáně jako součást robotů, spíše než jen na kov a plast. Sval je jednou z možných klíčových složek takových robotů, které poskytují hnací sílu pro pohyb a funkčnost. Nicméně integrace živého svalu do těchto strojů se v minulosti potýkala s dosti omezenou sílou, kterou tyto svaly mohly vyvíjet, a časem svou funkci zcela ztratily.

Vývoj biohybridní robotiky se dnes soustředí na použití živé tkáně jako součást robotů, spíše než jen na kov a plast. Sval je jednou z možných klíčových složek takových robotů, které poskytují hnací sílu pro pohyb a funkčnost. Nicméně integrace živého svalu do těchto strojů se v minulosti potýkala s dosti omezenou sílou, kterou tyto svaly mohly vyvíjet, a časem svou funkci zcela ztratily.

Nyní dle studie zveřejněné v časopise Science Robotics vědci na Tokijském institutu průmyslové vědy tyto problémy již překonali vyvinutím nové metody, která postupuje od jednotlivých svalových prekurzorových buněk až po celky plněné svalovými buňkami a poté až k plně fungujícím tkáním kosterních svalů. Vědci začlenili tyto svaly do biohybridního robota jako antagonistické dvojice, které napodobovaly svaly – bicepsy a tricepsy v živém těle, aby dosáhli pozoruhodného pohybu robota po dobu více než jednoho týdne.

Tým nejprve zkonstruoval kostru robota, na kterém nainstaloval pár funkčních svalů vč. otočného kloubu, kotvy, kde by se svaly mohly připojit, a elektrody k poskytování podnětu k vyvolání svalové kontrakce. Živou svalovou část robota tým vytvořil od nuly. Za tím účelem byly použity hydrogelové listy obsahující buňky prekurzorů svalů nazývané myoblasty. Buňky byly aplikovány na pruhy pro podporu rovnoměrného růstu svalových vláken a ty byly upevněny na kotevní body kostry robota.

„Jakmile jsme vybudovali svaly, úspěšně jsme je použili jako protichůdné páry v robotovi, s jedním stahujícím a druhým se roztahujícím, stejně jako v těle,“ říká autor projektu Shoji Takeuchi. „Díky vyvíjení protichůdných sil se svaly přestaly  zmenšovat a zhoršovat se, jako tomu bylo v předchozích pokusech.“

Tým také vyzkoušel roboty v různých aplikacích, včetně zvednutí a umístění kroužku jedním robotem a zvednutí čtvercového rámu dvěma roboty pracujícími společně. Výsledky ukázaly, že roboti mohou tyto úkoly dobře plnit. Aktivace svalů dokonce vedla k ohnutí prstového výčnělku na konci robota přibližně o 90°.

„Naše výzkumy ukazují, že pomocí tohoto antagonistického uspořádání svalů mohou tito roboti napodobovat činnosti lidského prstu,“ dodává vedoucí projektu Yuya Morimoto. „Pokud můžeme kombinovat více těchto svalů do jediného zařízení, měli bychom být schopni reprodukovat komplexní svalovou souhru, která umožní, aby fungovaly ruce, paže a další části těla.“

Výzkumný tým si myslí, že budoucí verze robotů se skutečnými svaly mohou mimo jiné také pomáhat vytvořit přirozenější protetika. Svalový systém podobný tomu lidskému by mohl jednoho dne pomoci vědcům testovat nové léky, čímž se sníží potřeba testování na zvířatech.

Své uplatnění si tento výzkum určitě naj-de i jinde. Pro lidstvo je velká výzva stvořit humanoidního robota, který by co nejvíce připomínal člověka. Důvodů je mnoho, jak naznačil populární seriál Westworld na motivy románu Michaela Crichtona.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *