若何应对硬体机械人的平安风险？
全球的工程师们，愈来愈偏向于让机械人更柔嫩、服从的设计计划——表面不再是坚固的机械，而更接近于“身轻体柔易推倒”的小植物。关于马达如许的传统驱动器，这意味着应用天然“空气肌肉”或是在传动体系参加弹簧构造。
德国 Festo ：空气肌肉机械人概念图
又好比凯斯西储年夜学的 Whegs 机械人，它马达和足轮之间有一个弹簧装配。撞到人时，弹簧能接收一部门能量，下降人身损害。见下图：
Roomba 扫地机械人是另外一个例子，它的保险杠由弹簧承载，不会损坏撞到的器械（相似汽车的翼子板）。
Roomba 保险杠的弹簧承载装配
然则一个成长中的研讨范畴决议另辟门路，研讨人员们经由过程把机械人技巧和生物组织工程联合，开端用活的肌肉组织、细胞制作机械人。经由过程光、电安慰让细胞压缩，研讨人员能掌握机械人肢体的曲折，使它们作出划水、匍匐等举措。如许制作出来的生物机械人身形柔嫩，跟植物很相似。关于在人的身旁任务，这类机械人明显更平安。并且，比拟传统机械人，它们对情况的损坏更小。别的，生物机械人重要应用养分来弥补能量，不须要年夜型电池组。这使它们比硬体机械人更轻。
钛板上的生物机械人
若何开辟生物机械人？
研讨人员经由过程滋生细胞来制作生物机械人。普通他们会选用鸡、老鼠的心肌或许骨骼肌，在对活细胞无毒反作用的支架长进行增殖。假如基板材质是高份子聚合物（polymer），制作出来的就是生物分解机械人——自然资料和天然资料的混杂体。
然则，假如把细胞组织直接放置到模制骨架上，会形成前者在各个偏向的“蛮横发展”。这意味着，用电安慰让它们举措时，细胞组织的压缩力气会平均运用于各个偏向——基本没法准确掌握，并且效力低下。
为了更好掌握细胞的力气，研讨人员乞助于细胞图案化技巧（micropatterning）。他们用细胞爱好攀援其上的材质，把微标准线条印在骨架上。这些线条起到领导感化——细胞组织偏向于沿着它发展。因而，研讨人员取得了相符设计图案的细胞分列，若何把肌肉压缩力气施加于基板变得可控。是以，一切细胞可以或许协作起来，使生物机械人的腿或许鳍可以或许像植物那样举措，而不是一块遭到安慰就胡乱压缩的肉团。
仿生分解生物机械人
除各类生物分解机械人，研讨人员们还经由过程只应用自然资料，发明出了一些“纯”生物机械人——基板的高份子聚合物被皮肤胶原代替，成为机械人的躯体。当它们遭到电安慰，可以匍匐或泅水。有研讨人员遭到医学组织工程技巧的启示，开辟出能应用直角手臂（悬臂）向前挪动的机械人。
还有学者从天然界取得灵感，发明出仿生生物分解机械人。好比，一支加州理工学院的团队开辟出仿生水母机械人“ medusoid”，它有环形分列的触手。借助细胞图案化技巧，每只触手都有打印的卵白质线条，使细胞依照相似于真实水母肌肉组织的方法分列。细胞压缩时，触手向内曲折，推进水母机械人向前游动。
仿生水母机械人“ medusoid”
比来，哈佛年夜学的研讨人员们展现了若何“驾御”生物分解机械人。他们应用转基因心脏细胞，制造出一个仿生魔鬼鱼（蝠鲼）机械人，并能让它游动。这些经由基因编纂的心肌细胞，能对特定频率的光线做出反响——机械人一侧的细胞依照一个频率，别的一侧是另外一个频率，如许就可以经由过程光线变更掌握游动的阁下偏向。
至于向前游动，当研讨人员把光线投射到机械人前部，那边的细胞会压缩，并把电旌旗灯号沿鱼体传递下去。鱼体由首至尾的瓜代压缩活动，推进机械人进步。
仿生魔鬼鱼机械人，金色部门是骨架（另见本文首图）
更强健的生物机械人
固然生物分解机械人范畴曾经有了很多冲破性停顿，但把这些机械人贸易化并投入应用的机会远未成熟。今朝，这些机械人产物寿命短、力气输入小，极年夜限制了处置各项义务的速度和才能。别的，应用鸟类和哺乳植物细胞开辟的机械人对情况非常敏感。举例来讲，情况温度必需坚持与生物体温接近。还有，和植物一样，细胞须要按期弥补养分——喂养分液。一个潜伏的处理计划是：把生物机械人包装起来（相似皮肤对人的掩护），所之外部情况的影响不再那末致命，养分液的弥补也能够树立起一个外部体系（就像为人体细胞供给养分的血液轮回体系）。
别的一个计划是：应用更皮实的细胞作为驱动器。比来在凯斯西储年夜学，学者们经由过程研讨性命力倔强的海蜗牛（ Aplysia californica），摸索它的可行性。海蜗牛栖息于潮间带，天天都邑阅历巨幅温差和盐度差。退潮时，有的海蜗牛会困在浅滩，水份会随光照蒸发。下雨时，四周情况的盐浓度又会巨幅降低。为顺应庞杂多变的栖息地状态，海蜗牛退化出坚固的壳来掩护本身。
研讨人员完成了把海蜗牛肌肉组织作为驱动器，来驱动生物分解机械人。这意味着，我们能用这些更强健的细胞组织来制作生物机械人。雷锋网得悉，今朝该机械人已能搬运不年夜的物体——1.6 英寸长 1 英寸宽。
部门采取海蜗牛组织的生物机械人
挑衅与瞻望
生物机械人的另外一年夜挑衅是，今朝还没有研收回任何一种机载掌握体系（装在机械人上）。工程师们只能经由过程内部电场或许光线掌握它们。为了开辟出完整自立的生物分解机械人，我们须要能直接与机械人肌肉组织交换、并供给传感器输出的的掌握器。看似最直接的计划（难度能够也最年夜）是：应用神经元或神经元集群构成的神经中枢，来作为生物掌握器。
这是研讨人员为何对海蜗牛那末在乎的另外一个缘由：它被被神经生物学研讨看成模子体系，已有许多年。它的神经体系与肌肉之间的关系曾经研讨得比拟透辟。这为把它的神经元作为生物掌握器，翻开了年夜门。未来，研讨人员愿望能借助生物掌握器，告知机械人怎样挪动，并赞助它处置各类义务，好比说寻觅有毒物资和追随灯光。
分解生物范畴正处在婴儿期，但研讨人员们已为它假想了很多运用场景。好比说，可以造出一批应用海蜗牛组织的迷你机械人，然后把一年夜群释放到水库或许海水里，搜索水管泄漏或许有毒物资。因为这些机械人由生物组织制成，假如它们坏失落、或许被海鱼吃失落，其实不会对情况形成很年夜影响。
未来，应用人类细胞制作的生物机械人可被运用于医疗范畴。就雷锋网所知，它们可以停止靶向药物保送、处置血栓，或成为可掌握、可调理的血管支架。这些迷你机械人装配能强化虚弱的血管，来预防动脉瘤。因为应用生物介质，而不是高份子聚合物，它们能被从新调剂，并随时光成为患者身材的一部门。别的，生物组织工程学的停顿（好比开辟天然血液轮回体系）极可能翻开一扇新的年夜门：靠肌肉行为的年夜型生物机械人。
抱着弗兰肯斯坦的维克多
到了那时，在表面大将很难分辩出植物和生物机械人的差别。更耐人沉思的是，到了那一步，造出具有人类生物学特点的“类人”机械人将在技巧上成为能够——至于实际中会不会有人这么做，将取决于伦理的提高和立法。但小编抚心自问：男同志里有几个能顺从“女仆”的引诱呢？（喂，老王机械人公司吗，我想订一个春日野穹）技巧的成长是弗成逆的，潘多拉魔盒一旦翻开，就没有前往。这里用潘多拉作比喻也许很不适当——由于这项技巧提高的成果其实不是好、坏所能描述，而是对伦理、品德、性命、人的从新界说，带来社会各个方面的完全变更。
