تحول در رباتیک با توسعه عضلات مصنوعی چندجهته

01

از 05

حرکت چندجهته عضلات مصنوعی

ربات‌های زیست‌-ترکیبی به دلیل انعطاف‌پذیری بالا، می‌توانند از میان فضاهای بسیار کوچک یا پیچیده عبور کنند. اما تاکنون یک مانع بزرگ وجود داشته است: عضلات مصنوعی فقط قادر به کشش در یک جهت بودند، مانند رباتی که فقط می‌تواند بازوی خود را خم کند اما قادر به چرخاندن آن نیست. محققان MIT با استفاده از تکنیک مهر زنی (Stamping)، موفق به ساخت عضلات مصنوعی شده‌اند، که می‌توانند در چندین جهت حرکت کنند.

02

از 05

خلق عضلات مصنوعی چندجهته با تکنیک مهر زنی

محققان در این روش از یک مهر بسیار کوچک با شیارهای میکروسکوپی استفاده کردند، که با چاپ سه‌بعدی ساخته شده بود. این مهر روی هیدروژل نرمی فشار داده می‌شود تا الگویی برای رشد عضله ایجاد کند. سپس سلول‌های واقعی عضله در این شیارها کاشته می‌شوند تا رشته‌های عضلانی رشد کنند. این عضلات پس از تحریک، منقبض می‌شوند و الیاف عضلانی را در جهات مختلف حرکت می‌دهند.

دکتر ریتو رامان، استاد مهندسی بافت در MIT گفت: «ما با این طراحی عنبیه‌ای، نخستین ربات قدرت‌گرفته از عضلات اسکلتی را ساختیم، که می‌تواند در بیش از یک جهت نیرو تولید کند. این ویژگی از طریق روش مهر زنی امکان‌پذیر شد.»

03

از 05

بازآفرینی عضلات پیچیده طبیعی

یکی از چالش‌های بزرگ در ساخت عضلات مصنوعی، بازتولید حرکت چندجهته و قابل پیش‌بینی بود. عضلات طبیعی دارای جهت‌گیری‌های مختلفی در بافت هستند، اما تاکنون این الگو در عضلات مهندسی‌شده بازتولید نشده بود.

رامان توضیح داد: «عضلات طبیعی دارای جهت‌گیری‌های مختلفی در بافت هستند، اما ما تا به حال نتوانسته‌ایم این الگو را در عضلات مهندسی‌شده بازتولید کنیم.»

04

از 05

حرکت واقعی مشابه عنبیه چشم

محققان برای نشان دادن کارایی این روش، ساختار عضله‌ای عنبیه انسانی را بازسازی کردند. این ساختار دارای الیاف عضلانی شعاعی و دایره‌ای است، که امکان انقباض و انبساط عنبیه را فراهم می‌کند. پس از مهر زدن الگوی عنبیه بر هیدروژل، سلول‌های اصلاح ژنتیکی‌شده‌ای به آن اضافه شد، که به نور پاسخ می‌دهند. این سلول‌ها طی ۲۴ ساعت در شیارها جای گرفتند، به هم متصل شدند و یک سری الیاف عضلانی طبق الگوی دقیق عنبیه تشکیل دادند. این عنبیه مصنوعی هنگام تحریک با نور، همانند عنبیه واقعی در چند جهت منقبض شد.

05

از 05

آینده ربات‌های زیست‌-ترکیبی

این پیشرفت نه‌تنها نشان‌دهنده امکان ساخت عضلات مصنوعی چندجهته است، بلکه راه را برای ایجاد ربات‌های زیست‌-ترکیبی با قابلیت‌های حرکتی پیچیده‌تر باز می‌کند.

رامان اعلام کرد: «هدف ما این بود که نشان دهیم می‌توان با این روش، رباتی ساخت تا کارهایی انجام دهد که ربات‌های عضله‌محور قبلی قادر به انجام آن نبودند.»

ربات‌های زیست‌-ترکیبی با عضلات مصنوعی چندجهته، آینده‌ای هیجان‌انگیز را برای رباتیک رقم می‌زنند. اکنون این سؤال مطرح است که آیا این فناوری می‌تواند به زودی در صنایع پزشکی، اکتشافات فضایی و حتی زندگی روزمره ما نقش پررنگی ایفا کند؟