在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，麻省理工學(xué)院（MIT）的工程師們?nèi)〉昧肆钊瞬毮康耐黄啤Ｋ麄冄邪l(fā)的新型肌肉-肌腱系統(tǒng)，為生物混合機(jī)器人帶來(lái)了速度與力量的雙重飛躍，讓這一領(lǐng)域邁向了新的發(fā)展階段。

生物混合機(jī)器人，作為融合了活體肌肉組織與人造部件的創(chuàng)新產(chǎn)物，此前一直受限于生物組件的力量輸出能力。然而，MIT的這項(xiàng)研究成果徹底改變了這一局面。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的新型肌肉-肌腱系統(tǒng)，通過(guò)更高效的連接方式，讓肌肉與骨架緊密協(xié)作，從而大幅提升了機(jī)器人的性能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，搭載了這種肌腱的抓取器，其速度比僅靠肌肉驅(qū)動(dòng)的版本快了三倍，力量更是增強(qiáng)了30倍。

這一突破性的成果，得益于MIT研究團(tuán)隊(duì)在材料與設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新。由機(jī)械工程助理教授里圖·拉曼領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出了一種模塊化設(shè)計(jì)，利用堅(jiān)韌柔韌的水凝膠制成人工肌腱，作為肌肉驅(qū)動(dòng)器與機(jī)器人骨架之間的可互換連接器。拉曼表示，這種設(shè)計(jì)使得該系統(tǒng)能夠更便捷地應(yīng)用于多種機(jī)器人場(chǎng)景，為生物混合機(jī)器人的多樣化發(fā)展提供了可能。

水凝膠肌腱的研發(fā)，是這項(xiàng)成果的關(guān)鍵所在。這種材料由合作研究者趙宣和實(shí)驗(yàn)室精心研制，以其堅(jiān)韌、高彈性以及能夠緊密貼合生物組織與合成材料的特性而著稱(chēng)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)將肌肉、肌腱和抓取器骨架模擬為三個(gè)彈簧，精確計(jì)算出了每根肌腱的理想剛度，從而設(shè)計(jì)出了具有所需強(qiáng)度與柔韌性的水凝膠纜繩。在制造過(guò)程中，肌腱被固定于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的肌肉條兩側(cè)，再纏繞于機(jī)械抓手指柱上，形成了一個(gè)高效的力量傳遞系統(tǒng)。

當(dāng)肌肉受到刺激收縮時(shí)，水凝膠肌腱展現(xiàn)出了遠(yuǎn)超單獨(dú)肌肉組織的力量傳遞效率。這使得機(jī)械抓手能夠以超高效率完成“捏合”動(dòng)作，且在重復(fù)超過(guò)7,000次后仍無(wú)損耗。整體而言，人工肌腱將系統(tǒng)的功率重量比提升了11倍，意味著用更少的肌肉就能實(shí)現(xiàn)更大的輸出。拉曼指出，只需一小塊智能連接骨架的驅(qū)動(dòng)肌，就能讓機(jī)器人發(fā)揮出驚人的力量。

這些肌腱在肌肉與剛性部件之間架起了一座生物力學(xué)橋梁，既足夠柔軟以適應(yīng)肌肉的收縮，又足夠堅(jiān)固以聯(lián)動(dòng)機(jī)械部件，成功解決了以往設(shè)計(jì)中肌肉撕裂與脫離的難題。未參與該研究的蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程師西蒙娜·舒爾勒-芬克對(duì)此評(píng)價(jià)道，這種方法顯著提升了力量傳遞效率、耐久性與模塊化程度，為生物混合機(jī)器人的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。

目前，拉曼團(tuán)隊(duì)正致力于開(kāi)發(fā)包括類(lèi)皮膚防護(hù)外殼在內(nèi)的更多組件，以推動(dòng)生物混合機(jī)器人向?qū)嶋H應(yīng)用邁進(jìn)。這一研究成果已發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》期刊，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。對(duì)于對(duì)這一領(lǐng)域感興趣的朋友們來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)值得關(guān)注的進(jìn)展。