Tiedemiehet luovat elävää ihmisihoa biohybridiroboteille

Japanilaiset tutkijat ovat luoneet elävän ihmisihon, joka auttaa luomaan biohybridirobotteja, jotka on valmistettu sekä elävistä että keinotekoisista materiaaleista.

Menetelmä esiteltiin lehdessä 9. kesäkuuta asia.

Tiimi pystyi antamaan robottisormelle ihoa muistuttavan koostumuksen sekä vettä hylkivät ja itsekorjaavat toiminnot.

Shoji Takeuchi on professori Tokion yliopistossa Japanissa.

"Sormi näyttää hieman "hikinen" suoraan elatusaineesta", Takeuchi sanoo. "Koska sormea ​​käyttää sähkömoottori, on myös mielenkiintoista kuulla moottorin napsautuksia sopusoinnussa aidolta näyttävän sormen kanssa."

Tiedemiehet ovat jatkuvasti yrittäneet saada humanoidirobotit näyttämään "todellisilta", erityisesti niille, jotka on kehitetty toimimaan ihmisten kanssa terveydenhuolto- ja palvelualoilla. Luomalla ihmismäisen ilmeen voidaan parantaa robotiikan kommunikaatiotehokkuutta ja miellyttävyyttä.

Keinotekoisen silikoni-ihon rajoitukset

Nykyisille roboteille kehitetty keinotekoinen iho on yleensä valmistettu silikonista, joka jäljittelee ihmisen ulkonäköä. Sillä ei kuitenkaan saavuteta realistisia herkkiä tekstuureja, kuten ryppyjä, ja siitä puuttuu ihospesifisiä toimintoja. Myös robottien peittämiseen tarkoitettujen elävien iholevyjen valmistaminen on ollut vähäistä. On erittäin vaikeaa mukauttaa niitä dynaamisiin esineisiin, joiden pinnat ovat epätasaiset.

"Tällä menetelmällä sinulla on oltava ammattitaitoisen käsityöläisen kädet, joka osaa leikata ja räätälöidä iholevyt", Takeuchi jatkaa. "Ihosolujen peittämiseksi tehokkaasti otettiin käyttöön kudosmuovausmenetelmä, jolla ihokudosta muovattiin suoraan robotin ympärille, mikä johti saumattomaan ihopeittoon robotin sormella."

Elävän ihon rakentaminen

Ryhmä upotti robottisormen ensin sylinteriin, joka oli täytetty kollageeniliuoksella ja ihmisen ihon fibroblastilla, jotka ovat kaksi pääkomponenttia, jotka muodostavat ihmisen ihon sidekudokset. Takeuchin mukaan menetelmän menestys johtuu kollageenin ja fibroblastien seoksen luonnollisesta kutistumistaipumuksesta, mikä saa sen kutistumaan ja mukautumaan sormeen.

Tämä kerros muodostaa perustan seuraavalle solukerrokselle, johon kiinnittyy, ja nämä solut ovat ihmisen epidermaalisia keratinosyyttejä, jotka muodostavat 90 % ihon uloimmasta kerroksesta. Tämä mahdollistaa sen, että robotti saavuttaa ihoa muistuttavan koostumuksen ja kosteutta sitovan suojan.

Iho osoitti tarpeeksi lujuutta ja joustavuutta, jotta robottisormi voi käpristyä ja venyä, ja uloin kerros oli tarpeeksi paksu nostettavaksi pinseteillä ja hylkimään vettä. Yksi tämän kehityksen mielenkiintoisimmista puolista on se, että muotoiltu iho osoitti kykyä itseparantua, aivan kuten ihmisen iho.

"Olemme yllättyneitä siitä, kuinka hyvin ihokudos mukautuu robotin pintaan", Takeuchi sanoo. "Mutta tämä työ on vasta ensimmäinen askel kohti elävällä iholla peitettyjen robottien luomista."

Kaikesta huolimatta tämän tyyppisellä elävällä iholla on edelleen joitain haasteita. Ensinnäkin se on heikompi kuin luonnollinen iho ja vaatii jatkuvaa ravinteiden saantia ja jätteiden poistoa selviytyäkseen.

Tiimi pyrkii nyt voittamaan nämä haasteet yhdistämällä ihon kanssa kehittyneitä toiminnallisia rakenteita, joita voivat olla karvatupet, kynnet, sensoriset hermosolut ja hikirauhaset.

"Mielestäni elävä iho on paras ratkaisu antaa roboteille elävien olentojen ulkonäkö ja kosketus, koska se on täsmälleen sama materiaali kuin eläinten ruumiit", Takeuchi sanoo.