真實肌肉機器人搭載新型肌腱系統，速度提升三倍，力量增強30倍

麻省理工學院（MIT）研發的新型肌肉-肌腱系統使生物混合機器人的速度提升三倍，輸出力量增強30倍。

MIT工程師將生物混合機器人技術推向新紀元：通過實驗室培養的肌肉，不僅能讓機器人部件活動，還能賦予其強大動力。這項突破性研究重新構想了活體組織驅動機械的方式，MIT團隊開發出由堅韌柔韌的水凝膠制成的人工肌腱。這些橡皮筋般的連接器大幅提升了肌肉驅動機器人的速度、力量和耐久性。

生物混合機器人由活體肌肉組織與人造部件構成，長期受限于生物組件的力量輸出能力。但MIT的新型肌肉-肌腱系統通過更高效連接肌肉與骨架，改變了這一局面。數據說明了一切：搭載肌腱的抓取器比僅靠肌肉驅動的版本速度快三倍，力量強30倍。

肌腱技術革新

由MIT機械工程助理教授里圖·拉曼領導的研究團隊開發出模塊化設計，通過水凝膠肌腱將實驗室培養的肌肉與機器人骨架連接。拉曼表示：“我們引入人工肌腱作為肌肉驅動器與機器人骨架間的可互換連接器，這種模塊化設計能更便捷地應用于多種機器人場景?！?/p>

肌腱采用合作研究者趙宣和實驗室研發的水凝膠制成，該材料以堅韌、高彈性、能緊密貼合生物組織與合成材料而著稱。團隊通過將肌肉、肌腱和抓取器骨架模擬為三個彈簧，計算出每根肌腱的理想剛度，從而精確設計水凝膠纜繩所需的強度與柔韌性。肌腱制造完成后，被固定于實驗室培養的肌肉條兩側，再纏繞于MIT教授馬丁·卡爾佩珀設計的機械抓手指柱上。

小塊肌肉，巨大力量

當肌肉受刺激收縮時，水凝膠肌腱傳遞力量的效率遠超單獨肌肉組織。這使得機械抓手能以超高效率完成“捏合”動作，重復超過7,000次仍無損耗。整體而言，人工肌腱將系統的功率重量比提升11倍，意味著用更少肌肉實現更大輸出。拉曼指出：“只需一小塊智能連接骨架的驅動肌即可?！?/p>

這些肌腱在肌肉與剛性部件間架起生物力學橋梁，既足夠柔軟適應肌肉，又足夠堅固聯動機械，解決了以往設計中肌肉撕裂與脫離的難題。未參與該研究的蘇黎世聯邦理工學院生物醫學工程師西蒙娜·舒爾勒-芬克評價：“該方法顯著提升了力量傳遞效率、耐久性與模塊化程度?！崩鼒F隊目前正開發包括類皮膚防護外殼在內的更多組件，推動生物混合機器人邁向實際應用。

該研究發表于《先進科學》期刊。

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