像虹膜一樣伸縮自如，MIT 新型人工肌肉能賦予機器人靈活性

麻省理工學院（MIT）的工程師團隊開發出一種創新的人工肌肉製造方法，這項被命名為 STAMP（Simple Templating of Actuators via Micro-topographical Patterning，透過微觀拓撲圖案化實現簡單的致動器模板化）的技術，靈感來自於果凍模具和人眼虹膜的複雜結構。

這項技術的核心在於 3D 列印。研究人員首先利用 3D 列印技術製作出帶有微小凹槽的印章，每個凹槽的大小恰好能容納一個細胞。然後，他們將印章壓入水凝膠（一種模擬生物組織的柔性材料）中，形成微觀通道。接著，在這些通道中注入經過基因工程改造的人類或小鼠肌肉細胞，這些細胞能對光刺激產生反應。隨著時間推移，細胞沿著凹槽排列並融合，形成類似於人眼虹膜結構的人工肌肉纖維。

▲ 研究人員 3D 列印了一個小型手持印章（上圖），上面刻有微小的凹槽，然後他們將印章壓入柔軟的水凝膠中，並在凹槽中植入真正的肌肉細胞。這些細胞在水凝膠內的凹槽中生長，形成纖維（下圖）。

與傳統的剛性致動器不同，這種人工肌肉能夠實現多方向的彎曲和收縮，就像人眼虹膜控制瞳孔大小一樣。Ritu Raman 教授解釋：「透過這種虹膜設計，我們展示了首個能在多個方向上產生力量的骨骼肌驅動機器人。」

這項技術的優勢不僅在於其仿生功能，還在於其成本效益和可及性。雖然 MIT 團隊使用了高精度 3D 列印機，但 Raman 教授指出，類似的印章也可以用消費級 3D 列印機製造。此外，印章可以清洗和重複使用，進一步降低了成本。

除了在柔性機器人領域的應用前景，這項技術在醫療領域也具有巨大潛力。Raman 教授的團隊已在 2023 年成功將工程化的肌肉組織移植到小鼠體內，並透過光照刺激恢復了其受損後肢的活動能力。這項研究表明，STAMP 技術有望用於開發治療肌肉疾病或損傷的新方法。

未來，研究團隊計劃探索使用不同類型的細胞，並嘗試製造更大尺寸的人工肌肉，以拓展其在機器人和醫療領域的應用。這項突破性的技術，結合康乃爾大學近期開發的「機器人血液」（一種無需剛性結構的液流電池系統），預示著未來柔性機器人將具備更強大的適應性和更廣泛的應用場景，例如在狹窄空間內作業、執行搜救任務等。

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• Boffins 3D-print artificial iris muscle that flexes both ways

（圖片來源：MIT）