Muskelgewebe aus Mäusezellen gewonnene 'biohybride' Roboter
Manchmal liefert die Natur die besten Baupläne für effektive Roboter. Sie kann auch das beste Material liefern. Milliarden Jahre natürlicher Selektion haben einige beeindruckende Maschinen geschaffen, daher kann man Ingenieuren nicht wirklich verübeln, wenn sie sich ein wenig Inspiration aus der Welt um sie herum ausleihen. Insbesondere der Bereich der weichen Robotik - mit seinen flexiblen und nachgiebigen Komponenten - verdankt viel der Tierbiologie.
Aber auch wenn diese Systeme weiche Formen haben, sind viele ihrer Bestandteile immer noch starr wie ihre traditionelleren Gegenstücke. Forscher arbeiten daran, flexible Elemente zu integrieren, um Fortbewegung für diese weichen Roboter zu ermöglichen. Wie das MIT es treffend formuliert: „Unsere Muskeln sind die perfekten Aktuatoren der Natur.“
Das Team geht hier jedoch über das reine Nachahmen von Muskeln hinaus. Forscher an der Fakultät verwenden lebendes Muskelgewebe in Kombination mit synthetischen Roboterteilen für eine Klasse von Robotern, die als 'biohybrid' bekannt sind.
Die MIT-Professorin für Ingenieurwesen Ritu Raman bestätigte den Prozess gegenüber TechCrunch und merkte an: „Wir bauen die Muskelgewebe aus Mäusezellen und bringen dann die Muskelgewebe auf das Skelett unseres Roboters. Die Muskeln fungieren dann als Aktuatoren für den Roboter - jedes Mal, wenn sich der Muskel zusammenzieht, bewegt sich der Roboter.“
Die Muskelzellen sind an eine „federnartige“ Vorrichtung namens „Flexure“ befestigt, die als eine Art Skelettstruktur für das System fungiert. Biologisches Muskelgewebe kann schwierig zu handhaben sein und im Allgemeinen unvorhersehbar sein. Im Petrischälchen gelassen, dehnt und zieht sich das Gewebe wie erhofft aus, aber nicht in kontrollierter Weise.
Um in Robotersystemen eingesetzt zu werden, müssen sie zuverlässig, vorhersehbar und wiederholbar sein. In diesem Fall erfordert dies die Verwendung von Strukturen, die in eine Richtung nachgiebig und in die andere Richtung widerstandsfähig sind. Ramans Team fand eine Lösung in Professor Martin Culpeppers MIT-Fertigungslabor.
Die Flexuren mussten noch an die Spezifikationen des Roboters angepasst werden und entschieden sich letztendlich für Strukturen mit 1/100 der Steifigkeit des Muskelgewebes. „Wenn sich der Muskel zusammenzieht, wird die gesamte Kraft in Bewegung in diese Richtung umgewandelt“, bemerkt Raman. Es ist eine enorme Verstärkung.“
Das Muskelgewebe/Flexure-System kann auf verschiedene Arten von Robotern in verschiedenen Größen angewendet werden, aber Raman sagt, dass das Team darauf abzielt, extrem kleine Roboter zu schaffen, die eines Tages im Körper operieren könnten, um minimalinvasive Eingriffe durchzuführen.
