沈陽自動化所類生命機器人研究取得進展

　　近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所微納米課題組在類生命機器人領(lǐng)域取得的最新成果，以Simultaneous Measurement of Multiple Mechanical Properties of Single Cells Using AFM by Indentation and Vibration為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上。

　　類生命機器人是機器人領(lǐng)域的前沿方向，是將生命體與傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)有機融合，形成的一種新的類型機器人系統(tǒng)。類生命機器人具備生命體與傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的各自優(yōu)點，如生物體的高能量轉(zhuǎn)換效率、本質(zhì)安全性，以及機電系統(tǒng)的高強度、高重復(fù)性等特點，有望解決制約機器人發(fā)展的能源供給、驅(qū)動控制、作業(yè)靈活性等問題，吸引了全球眾多科學(xué)家的研究興趣。盡管經(jīng)過不斷發(fā)展，類生命機器人已取得一定成果，但由于缺乏對驅(qū)動細胞的多維機械特性同步檢測技術(shù)和理論研究，類生命機器人的運動控制、動力學(xué)匹配等問題依然是當(dāng)前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

　　針對上述問題，沈陽自動化所微納米課題組提出了一種基于受迫振動理論的單細胞多維機械特性同步獲取技術(shù)。采用振動基底與原子力顯微鏡相結(jié)合的方法，分別獲取基底與細胞受迫振動的動態(tài)曲線。根據(jù)受迫振動理論對動態(tài)單細胞進行機械動力學(xué)建模，從而根據(jù)所測得的動態(tài)曲線辨識理論模型中的未知參數(shù)，獲得單細胞的多維機械特性。

　　由于原子力顯微鏡具有對生物樣本無損檢測的特性，同時采用基于受迫振動理論的測量方法，可實現(xiàn)單細胞的粘性、彈性、質(zhì)量多維機械特性的原位無損同步獲取，為以細胞為驅(qū)動單元的類生命機器人的動力學(xué)匹配及控制方法研究奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

　　沈陽自動化所微納米課題組專注于納米技術(shù)、生物技術(shù)與機電系統(tǒng)的融合，期望利用新的物理和生物原理，實現(xiàn)機器人感知、驅(qū)動和控制性能的提升。課題組先后在Small、ACS Applied Materials & Interfaces、Lab on a Chip、Nanoscale、IEEE Trans等期刊上發(fā)表論文。課題組研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化，為未來取得更好的成果奠定了基礎(chǔ)。

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