Construction of Control Method for Skeletal Muscle Module

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14946
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Takeuchi Masaru 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20713374)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 筋組織 / モジュール構造 / 薄膜センサ / マイクロアクチュエータ / 骨格筋培養

Outline of Final Research Achievements

In this research, the development of in vitro muscle actuators had been conducted. The muscle actuators were prepared using biological cells C2C12, and artificial tendon structures were attached to both ends of a muscle actuator. The actuation of developed muscle actuators was evaluated and the muscle motion was observed when an electric stimulation was applied to the muscle actuator. A thin-film flexible displacement sensor was also developed to measure the actuation amount of the muscle actuators. The output of the developed sensor showed that the sensor has the potential to measure the motion of the muscle actuators. The developed muscle actuators will be used to control multi-degree of freedom micro-robots, and to investigate precise control methods of soft robots.

Free Research Field

マイクロ・ナノメカトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、骨格筋にマイクロセンサ、腱構造を統合し、フィードバック制御を可能とする骨格筋アクチュエータモジュールの作製を行った。その結果、モジュール化した骨格筋の駆動に成功し、駆動量を計測するためのセンサについても開発した。筋力のしなやかな制御という生物が元来有する骨格筋の特性を実現する制御機構とは何か、ロボット等に用いられている工学的な制御手法においてそのような特性がどこまで再現が可能であるのか、についてこのモジュールを用いることで明らかにすることも将来的に期待ができる。