Beobachten Sie einen Roboter mit lebenden Muskeln, der durch Wasser läuft

Ein winziger, zweibeiniger Roboter, der Muskelgewebe mit künstlichen Materialien kombiniert, kann durch Anspannung seiner Muskeln gehen und sich drehen.

Während biohybride Roboter, die krabbeln und schwimmen, bereits zuvor mit im Labor gezüchteten Muskeln gebaut wurden, ist dies der erste zweibeinige Roboter dieser Art, der sich drehen und scharfe Kurven fahren kann. Dies geschieht, indem es Strom an eines seiner Beine anlegt, um den Muskel zu kontrahieren, während das andere Bein verankert bleibt. Der Muskel fungiert als biologischer Aktuator – eine Komponente, die elektrische Energie in mechanische Kraft umwandelt.

Der nur 3 Zentimeter große Roboter kann sich derzeit nicht in der Luft halten und verfügt über eine Schaumstoffboje, die ihm beim Stehen in einem Wassertank hilft. Die Muskeln werden im Labor aus Rattenzellen gezüchtet.

„Das ist noch Grundlagenforschung“, sagt ein Teammitglied Shoji Takeuchi an der Universität Tokio, Japan. „Wir sind noch nicht so weit, dass dieser Roboter selbst irgendwo eingesetzt werden kann. Damit es in der Luft funktioniert, müssten noch viele weitere damit zusammenhängende Probleme gelöst werden, aber wir glauben, dass dies durch eine Steigerung der Muskelkraft erreicht werden kann.“

Für menschliche Verhältnisse ist der Roboter immer noch außerordentlich langsam und bewegt sich nur 5,4 Millimeter pro Minute. Es dauert auch über eine Minute, um sich um 90 Grad zu drehen, wobei alle 5 Sekunden eine elektrische Stimulation erfolgt.

Takeuchi hofft, dass das Team den Roboter schneller machen kann, indem es das Muster der elektrischen Stimulation optimiert und das Design verbessert.

„Der nächste Schritt für den Biohybridroboter wäre die Entwicklung einer Version mit Gelenken und zusätzlichem Muskelgewebe für anspruchsvollere Gehfähigkeiten“, sagt er. „Zur Steigerung der Kraft müssten auch dicke Muskeln aufgebaut werden.“

Um in der Luft statt im Wasser zu laufen, bräuchte der Roboter außerdem ein Nährstoffversorgungssystem, um das Muskelgewebe am Leben zu erhalten.

Victoria Webster-Wood an der Carnegie Mellon University in Pennsylvania sagt, die Studie sei ein interessanter Proof of Concept für Biohybridroboter.

„Diese Art von Biohybridrobotern sind nützliche Werkzeuge zur Untersuchung von künstlich hergestelltem Muskelgewebe und zur Untersuchung der Steuerung biologischer Aktuatoren“, sagt Webster-Wood. „Da die Kraft- und Steuerungsfähigkeiten durch diese Art wissenschaftlicher Forschung voranschreiten, wird die Fähigkeit, diese Aktuatoren auf komplexere Roboter anzuwenden, zunehmen.“