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中科院沈阳自动化所类生命机器人研究获重要进展

发布日期:2018-01-15     作者:     浏览数:    分享到:

类生命机器人是近十年来机器人领域新兴的前沿研究方向,核心是将离体生命单元与传统的机电结构在分子、细胞和组织尺度上进行深度有机的物理和信息融合,形成一种新型的基于生命功能机制的机器人系统,从而使机器人能够兼具生命系统的优势和传统机电系统的优点。日前,中科院沈阳自动化所科研人员在类生命机器人研究取得重要进展,相关成果以亮点论文形式发布于《生物物理学杂志》。

近些年来,国际类生命机器人研究已经取得了显著的成果,但仍聚焦于基于细胞和组织的生物驱动实现上,在控制上也主要是基于光和电的简单速度和方向控制上。由于缺乏对基于细胞生物驱动的模型理论研究,使得类生命机器人面临运动控制、动力学匹配等关键问题和技术挑战。

科研人员针对上述问题提出了一种基于肌细胞亚细胞结构的细胞机械动力学模型,描述肌细胞跳动的动力学行为。他们以弹簧、变阻尼和电动机等机电部件模拟心肌细胞的亚细胞结构,从而获得单个心肌细胞的机械动力学模型。在实验验证中,利用扫描离子电导显微镜获取细胞跳动曲线,进而根据所测得的细胞动态曲线辨识出细胞理论机械动力学模型系统的参数,从而获得单个活体细胞亚细胞结构的多维物理机电特性。