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

美提出“有機工程”概念借3D打印造新型機器人

近日，來自凱斯西儲大學(xué)的研究員VickieWebster-Wood和她的團隊發(fā)表了一篇研究論文，提出了“有機工程”這個全新的詞匯，即將機器人與組織工程相結(jié)合，創(chuàng)造出“生物混合機器人”。

Webster-Wood是機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，因為她開發(fā)了可以游泳的生物3D打印混合機器人。

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

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

Webster-Wood解釋說：“這是一個非常年輕的領(lǐng)域，而現(xiàn)在，詞匯并沒有達成一致性，也沒有普遍的詞匯來形容它，在過去的十年中，組織工程能夠利用生物材料制造不同的東西，雖然機器人技術(shù)有了并行的加速，但這兩個領(lǐng)域的研究人員傾向于使用不同的詞匯。”

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

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

除了這四個要素之外，研究人員還引入了一個“有組織的術(shù)語匯編”來更有效地描述生物混合動力有機機器人。Webster-Woods評論說：“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‘哦，其他十幾個人已經(jīng)發(fā)明了這個！’”

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

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

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)胞施加到機器人框架上。在Webster-Wood的案例中，她使用3D打印機為她的游泳機器人創(chuàng)造了一個聚合物結(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。

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

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