发布时间:2025-06-15 12:38:11 人气: 来源:yy易游官网
2025年3月22日,2025浦江创新论坛 - 前沿与交叉创新专题论坛生物混合机器人专场在华东师范大学盛大举行,会议以“多学科交叉驱动生物混合机器人技术突破——从实验室到产业化的跨越”为主题,汇聚了众多来自顶尖高校与科研机构的专家学者,一同探讨这一前沿领域的现状与未来。
生物混合机器人是生命科学、工程学、材料科学、计算机科学等多学科深度交叉的前沿领域典型代表。它通过将活体细胞、生物组织及微生物有机体等生命单元整合至机器人系统架构中,充分的发挥生物系统和软硬件的互补优势,形成了一种全新的机器人范式。与传统机器人相比,生物混合机器人具备许多独特的优势。
例如,其采用的活体功能材料具备固有的灵活性、自主性、生物可降解特性、自组织修复能力及环境自适应性等,为机器人驱动机制与控制策略的革新迭代提供了全新范式,不仅增强机器人系统的韧性,还提高了机器人的机械性能和智能控制,从而使其能够更高效地感知周围环境、实现自主移动以及精准执行任务 。
德国科学家为大肠杆菌配备人工组件,构建出生物混合机器人,相关研究刊发于2022年7月的《科学进展》杂志。
就在不久前,日本东京大学和早稻田大学联合团队公布了一项突破性成果:一种能够移动物体并做出“剪刀手”手势的生物混合机器人手问世,该研究发表在新一期《科学·机器人学》杂志上。这只生物混合手由3D打印的塑料底座制成,配备人体肌肉组织的肌腱,长度达到18厘米,具有多关节手指,可以单独或组合移动以做出各种手势或操纵物体。
以往的生物混合设备通常规模较小(约1厘米长),仅限于简单的单关节运动,而这款生物混合手的出现,无疑是生物混合机器人领域的一次重大飞跃。其核心成就在于开发了多肌肉组织致动器(MuMuTA),这些细条肌肉组织在培养基中生长后卷成一束形成肌腱,确保手指有足够力量收缩。通过电流刺激肌肉,成功实现了复杂动作的模仿,为未来的生物混合假肢、药物测试以及新型机器人的应用开辟了更大可能性 。
此外,在2024年,上海交通大学开发出带有生物混合感知系统的扑翼机器人,其融合了鸟类羽毛的自然振动结构和压电材料的柔性特性,能够识别扑翼频率、风速、俯仰角和翼形等关键飞行参数,识别准确率接近100%。
生物混合扑翼机器人系统模块设计示意图(摘自《受鸟类启发:上海交通大学开发新型生物混合扑翼机器人》)
2025年,新加坡南洋理工大学和日本大阪大学、日本广岛大学开发出虫群导航算法,实现对半机械昆虫群的控制,使其能够执行基础设施检查、废墟搜救等任务,弥补了传统机器人无法在复杂或狭窄空间作业的缺陷 。这些成果展示了生物混合机器人在不相同的领域的应用潜力和技术突破。
一只蟑螂改造的半机械昆虫,它背上的电子器件:运动控制器、无线通信模块和小型锂电池。来源:研究团队官网
生物混合机器人产业化挑战与机遇并存。当前技术层面仍面临三大瓶颈:生物组件与机械系统的兼容性、稳定性及耐久性待突破,复杂环境下的长期运行能力尚未验证;研发生产所带来的成本高昂制约市场推广;伦理争议凸显,需建立生物伦理、隐私保护及风险监管机制。
但多学科融合正加速技术迭代,产业化前景广阔。医疗领域,生物混合机器人可实现精准手术辅助、个性化康复治疗及靶向药物输送;环境监视测定方面,其生物敏感性可用于实时污染治理;军事场景中,自适应性与隐蔽性使其在侦察作战中具独特优势。政策层面,上海等城市已将生物混合机器人纳入未来产业布局,政府与企业的资本注入为技术转化提供支撑。浦江论坛等平台的搭建,正推动产学研协同攻关,加速从实验室到市场的跨越,预示着 碳基 + 硅基 智能时代的到来。
此外,政府和企业对生物混合机器人领域的关注度和投入也在持续不断的增加,为其产业化发展提供了有力的支持。例如,上海正加快开展未来产业全链条布局,围绕脑机接口、量子计算、6G等细分赛道出台相关培育方案,生物混合机器人作为前沿领域典型代表,也将受益于这一政策环境。
此次浦江创新论坛生物混合机器人专场的举办,为学术界、产业界和投资机构提供了一个重要的交流平台,有助于凝聚各方力量,共同攻克技术难题,探索产业化路径。相信在多学科交叉创新的驱动下,生物混合机器人将逐渐从实验室走向市场,为人类社会的发展带来深远的影响,开启一个“碳基与硅基共融”的全新智能时代 。让我们拭目以待,期待生物混合机器人在未来绽放更加绚烂的光彩,为解决人类面临的各种挑战提供创新的解决方案。为上面的文字配上合适的图片
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