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2025-07
巴塞罗那科技大学：硅胶3D打印生物混合型软体机器人
巴塞罗那科学大学的一个研究团队开发了一种基于骨骼肌的生物混合软体机器人，它比其他骨骼肌生物机器人游得更快。具体研究成果发表在科学期刊 Science Robtics 上，题为 Bio-hybrid soft robots with self-stimulating skeletons。
为了不断提高软体机器人的性能，科学家们开始尝试使用动物组织等自然材料。到目前为止，大多数研究成果都涉及到骨骼肌或心肌的使用——每一种肌肉都有其优点和缺点。例如，基于骨骼肌的生物机器人，灵活度低且力量弱。而此次西班牙的研究人员特殊设计的这种基于骨骼肌的小型软机器人，克服了这两个问题，对环境具有更高的适应性，因此能在水中比同类机器人游得更快。
研究人员以鳗鱼为原型，为机器人设计了一个以弹簧为基础的脊柱。通过不断优化设计达到更为仿真的效果。然后他们用一种名叫PDMS的聚合物3D打印出骨骼，并将其用作生长骨骼肌的支架。最终完成的机器人大约260微米长——它的形状只允许向一个方向推进。当受到电流刺激时，生物机器人会移动；电荷刺激肌肉收缩，继而压缩骨骼内部的弹簧。当刺激消失后，弹簧中的能量被释放，如此推动生物机器人向前。
研究人员指出，这种生物机器人具有两种运动模式：滑行和爆发。在滑行模式下，生物机器人可以模拟缓慢游动的小鱼，在接近河流底部的海岸滑行。在爆发模式下，生物机器人可以快速地从静止状态切换到快速运动状态。测试表明，它能够达到每秒800微米的速度，相当于每秒3个体长，比其他任何基于骨骼肌的生物机器人都要快得多。研究人员指出，这样的速度可以与目前基于心肌的生物机器人相媲美。他们表示，这种设计可以为其他新的混合动力机器人带来更高强度的输出，让机器人在水中有更快的速度和更强大的表现力。
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