光激活肌肉可以让机器人像真实生物一样移动

新一代仿生机器人将不仅仅受到自然界的启发——它们可能使用真实的生物部件。麻省理工学院的生物工程师已经对肌肉细胞进行了基因改造，使其对光作出反应，这可以用来制造易于控制的机器人肌肉，这些肌肉的外观和行为都与它们所基于的动物相似。

这是首次对坚韧有力的骨骼肌进行改造，使其对光产生反应。光遗传学研究人员已经对已经准备好自行跳动的心脏细胞进行了改造——现在，通常需要一些外部刺激的骨骼肌可以在光脉冲的指令下收缩和扩张。麻省理工学院工程学教授 Harry Asada 表示，与用电极刺激肌肉相比，这种方法更有效、更省力，尤其是对于重量轻、机动性至关重要的机器人系统而言。

光遗传学需要将新基因引入细胞，使它们对光脉冲（通常是短脉冲激光）作出反应。Asada 的团队利用成肌细胞（骨骼肌细胞培养物）来表达光激活蛋白。他们将几个成肌细胞组合成长肌纤维，并将它们暴露在 20 毫秒的蓝光脉冲下。在下面的视频中，蓝点代表脉冲，你可以看到纤维在响应时收缩。有针对性的光脉冲会使一根纤维收缩，而更分散的光束可以使整张纸移动。

此外，这种人造肌肉非常坚韧——为了测试其力量，研究小组将肌肉纤维条连接到微孔内的两个微小柔性柱上。当纤维收缩时，它们会将柱子拉在一起，让研究人员计算出其力量。这甚至可以用作人造肌肉健身房，弯曲纤维以保持其最佳状态。

目标是利用人造肌肉纤维条制造出灵活、逼真的机器人，这些机器人可以在人体血管内游动或在房间里跑来跑去。“在仿生设计中，生物学是一个比喻，机器人技术是实现它的工具，”浅田说。“在生物集成设计中，生物学提供材料，而不仅仅是比喻。”

有关光遗传肌肉的研究将发表在《芯片实验室》杂志上。

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