筋肉のリングでしなやかに動く多関節ロボット~筋肉で動く多関節グリッパや蛇型ロボットを実現~

2025-07-17 東京大学

東京大学の研究チームは、リング状に成型した培養筋組織(筋肉リング)を用いて、連続的かつ力強い収縮(強縮)を可能にする多関節バイオハイブリッドロボットを開発した。支柱の剛性や細胞密度を調整し、筋肉リングの成熟度と収縮力を高める技術を確立。これにより、関節ごとのしなやかな動きが可能となり、グリッパー型や蛇型ロボットに応用された。成果は医療や創薬分野での応用も期待され、『Science Advances』に掲載された。

筋肉のリングでしなやかに動く多関節ロボット~筋肉で動く多関節グリッパや蛇型ロボットを実現~
筋肉のリングで動く多関節グリッパ(左)、ヘビ型ロボット(右)

<関連情報>

収縮力を強化した筋肉リングを動力源とする破傷風駆動バイオハイブリッド多関節ロボット Tetanus-driven biohybrid multijoint robots powered by muscle rings with enhanced contractile force

Tomohiro Morita, Minghao Nie, and Shoji Takeuchi
Science Advances  Published:16 Jul 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adu9962

Abstract

Biohybrid actuators using muscle rings have been limited to twitching movements and are unsuitable for sustained contractile force applications. In this study, we developed muscle rings capable of generating high contractile forces under tetanus stimulation. By enhancing the rigidity of pillar-shaped supports and increasing myoblast density through reduced extracellular matrix, we promoted the formation of dense, well-aligned muscle fiber bundles. The optimized muscle rings exhibited higher contractile forces compared to traditional methods. Integrating these muscle rings with C-shaped anchors efficiently converted contractile force into bending motion. We demonstrated the application of these muscle rings in gripper- and slither-type biohybrid robots, achieving large deformation and undulatory movement. This work advances biohybrid robotics by enabling sophisticated movements requiring continuous and powerful muscle contractions.

0109ロボット
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