类生命机器人及其关键技术研究发展与挑战

类生命机器人是生命系统和机电系统深度融合而形成的新一代机器人,有望集成生命系统和机电系统的双重优势,已成为机器人领域的研究热点和方向,并取得了多方面突破。尤其在驱动方面,报道了多项以生命材料为驱动核心的类生命机器人研究,实现了机器人爬行、游动、操控等有效驱动运动。然而,类生命机器人的进步离不开与其相关的学科领域的共同发展,本文围绕类生命机器人研究方向,重点针对相关的制造、建模、检测、控制四个主要方面进行了系统性综述,并对各方面所存在的问题进行了深入的分析。此外,本文还讨论了类生命机器人研究所面临的潜在挑战与可能的解决方案,旨在进一步推动类生命机器人的实用化发展进程。

生命-机电系统融合的类生命机器人

类生命机器人是一种由生命系统与机电系统在分子、细胞、组织尺度有机融合而成的新型机器人,具有能量转换效率高、续航时间长、小型化等潜在优点,可为突破传统机器人在驱动、感知、智能等方面所面临的瓶颈提供新的思路。本文围绕类生命机器人的研究现状,首先根据不同的生命材料(如心肌细胞、骨骼肌细胞、神经-肌肉、昆虫肌肉组织、微生物)对现有类生命机器人进行了系统性的归类与介绍。然后,对类生命机器人常用的非生命材料(如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、水凝胶)、控制方法(如电控制、光控制、化学控制、磁控制)及其应用场景(如微型机器人、芯片实验室、生物医学)进行了详细的讨论。最后,对类生命机器人研究所面临的潜在挑战与可能的发展方向进行了分析与展望。