Il nuovo campo della robotica bioibrida prevede l'uso di tessuti viventi all'interno dei robot, piuttosto che solo metallo e plastica. Il muscolo è un potenziale componente chiave di tali robot, fornendo la forza trainante per il movimento e la funzione. Però, negli sforzi per integrare i muscoli viventi in queste macchine, ci sono stati problemi con la forza che questi muscoli possono esercitare e la quantità di tempo prima che inizino a ridursi ea perdere la loro funzione.

Ora, in uno studio riportato sulla rivista Robotica scientifica , i ricercatori dell'Istituto di scienze industriali dell'Università di Tokyo hanno superato questi problemi sviluppando un nuovo metodo che progredisce da singole cellule precursori muscolari, a fogli pieni di cellule muscolari, e quindi ai tessuti muscolari scheletrici pienamente funzionanti. Hanno incorporato questi muscoli in un robot bioibrido come coppie antagoniste che imitano quelli del corpo per ottenere un notevole movimento del robot e una funzione muscolare continuata per oltre una settimana.

Il team ha prima costruito uno scheletro di robot su cui installare la coppia di muscoli funzionanti. Ciò includeva un giunto girevole, ancore dove i muscoli potrebbero attaccarsi, ed elettrodi per fornire lo stimolo per indurre la contrazione muscolare. Per la parte muscolare vivente del robot, piuttosto che estrarre e utilizzare un muscolo che si era completamente formato nel corpo, il team ne ha costruito uno da zero. Per questo, hanno usato fogli di idrogel contenenti cellule precursori muscolari chiamate mioblasti, fori per fissare questi fogli agli ancoraggi dello scheletro del robot, e strisce per incoraggiare le fibre muscolari a formarsi in modo allineato.

"Una volta che abbiamo costruito i muscoli, li abbiamo usati con successo come coppie antagoniste nel robot, con uno in contrazione e l'altro in espansione, proprio come nel corpo, L'autore corrispondente dello studio Shoji Takeuchi dice. "Il fatto che stessero esercitando forze opposte l'uno sull'altro ha impedito loro di restringersi e deteriorarsi, come negli studi precedenti."

Il team ha anche testato i robot in diverse applicazioni, incluso avere un pick up e posizionare un anello, e avere due robot che lavorano all'unisono per raccogliere una cornice quadrata. I risultati hanno mostrato che i robot potevano svolgere bene questi compiti, con l'attivazione dei muscoli che porta alla flessione di una protuberanza simile a un dito all'estremità del robot di circa 90°.

"I nostri risultati mostrano che, usando questa disposizione antagonista dei muscoli, questi robot possono imitare le azioni di un dito umano, ", afferma l'autore principale Yuya Morimoto. "Se riusciamo a combinare più di questi muscoli in un unico dispositivo, dovremmo essere in grado di riprodurre la complessa interazione muscolare che consente alle mani, braccia, e altre parti del corpo per funzionare."

L'articolo "Robot bioibrido alimentato da una coppia antagonista di tessuti muscolari scheletrici" è stato pubblicato su Robotica scientifica .