与机器人相比，人体灵活，能够进行精细动作，能够高效地将能量转化为运动。日本研究人员从人类步态中汲取灵感，通过结合肌肉组织和人造材料，制造出了一种两足生物混合机器人。该方法于1月26日发表在《Matter》杂志上，该方法允许机器人行走和旋转。
日本东京大学的通讯作者ShojiTakeuchi表示：“生物混合机器人的研究融合了生物学和力学，作为具有生物功能的机器人学新领域，最近引起了人们的关注。”“使用肌肉作为执行器使我们能够构建紧凑的机器人，并通过柔软的触感实现高效、安静的运动。”
研究小组的两足机器人是一种创新的双足设计，建立在利用肌肉的生物混合机器人的基础上。肌肉组织驱动生物混合机器人向前爬行、游泳和转弯，但不能急转弯。然而，能够枢转和急转弯是机器人避开障碍物的基本特征。
为了建造一个动作更灵活、动作更精细的机器人，研究人员设计了一种模仿人类步态并在水中操作的生物混合机器人。该机器人有一个泡沫浮标顶部和加重的腿，以帮助它在水下直立。机器人的骨架主要由硅橡胶制成，可以弯曲和伸缩以适应肌肉运动。然后，研究人员将实验室培养的骨骼肌组织条贴在硅橡胶和每条腿上。
当研究人员用电击打肌肉组织时，肌肉收缩，将腿抬起。当电流消散时，腿的脚后跟向前着地。通过每五秒在左右腿之间交替进行电刺激，生物混合机器人成功地以5.4毫米/分钟(0.002英里/小时)的速度“行走”。
为了转弯，研究人员每五秒反复敲打右腿，同时左腿充当锚点。机器人在62秒内完成了90度左转。研究结果表明，肌肉驱动的双足机器人可以行走、停止和进行微调的转弯动作。
“目前，我们正在手动移动一对电极，将电场分别施加到腿部，这需要时间，”竹内说。“未来，通过将电极集成到机器人中，我们期望更有效地提高速度。”
该团队还计划为双足机器人提供关节和更厚的肌肉组织，以实现更复杂和强大的运动。但竹内说，在用更多生物组件升级机器人之前，团队必须集成营养供应系统，以维持活体组织和设备结构，使机器人能够在空气中运行。
“当我们在视频中看到机器人成功行走时，在我们的例行实验室会议上爆发出欢呼声，”竹内说。“虽然它们看起来像是一小步，但事实上，它们是生物混合机器人的巨大飞跃。”