Ученые Создали Живую Человеческую Кожу для Биогибридных Роботов

Ученые из Японии создали живую человеческую кожу, которая поможет в создании биогибридных роботов, состоящих из живых и искусственных материалов.

Метод был представлен 9 июня в журнале Matter.

Команда смогла придать роботизированному пальцу текстуру, похожую на кожу, а также водоотталкивающие и самоисцеляющие функции.

Сёдзи Такэути является профессором Токийского университета, Япония.

«Пальец выглядит немного «потным» сразу после выхода из культуры», – говорит Такэути. «Поскольку палец управляется электродвигателем, также интересно услышать звуки двигателя в гармонии с пальцем, который выглядит как настоящий».

Ученые постоянно пытаются сделать humanoid роботов выглядеть «настоящими», особенно для тех, которые разрабатываются для взаимодействия с людьми в здравоохранении и сервисных отраслях. Создавая человеческий вид, можно улучшить эффективность коммуникации и симпатичность роботов.

Ограничения Искусственной Кожи из Силикона

Искусственная кожа, разработанная для текущих роботов, обычно изготавливается из силикона, который имитирует человеческий вид. Однако она не достигает реалистичных тонких текстур, таких как морщины, и не обладает кожно-специфическими функциями. Также было ограниченное успехом в создании живых кожных листов для покрытия роботов. Очень сложно придать им форму для динамических объектов с неровными поверхностями.

«С помощью этого метода вам нужно иметь руки опытного мастера, который может вырезать и сшить кожные листы», – продолжает Такэути. «Чтобы эффективно покрыть поверхности кожными клетками, мы разработали метод формирования тканей, чтобы直接 формировать кожную ткань вокруг робота, что привело к бесшовному покрытию кожи на роботизированном пальце».

Создание Живой Кожи

Команда сначала погрузила роботизированный палец в цилиндр, заполненный раствором коллагена и человеческих дермальных фибробластов, которые являются двумя основными компонентами, составляющими соединительную ткань человеческой кожи. Согласно Такэути, успех метода обусловлен естественной тенденцией коллагена и смеси фибробластов к сжатию, что вызывает их сжатие и прилегание к пальцу.

Этот слой обеспечивает основу для следующего слоя клеток, которые прилипают к нему, и эти клетки – человеческие эпидермальные кератиноциты, которые составляют 90% наружного слоя кожи. Это позволяет роботу достичь текстуры, похожей на кожу, и свойств барьера, удерживающего влагу.

Кожа продемонстрировала достаточную прочность и эластичность, чтобы роботизированный палец мог сгибаться и растягиваться, и наружный слой был достаточно толстым, чтобы его можно было поднять пинцетом и отталкивать воду. Одним из других интересных аспектов этого развития является то, что созданная кожа продемонстрировала способность к самоисцелению, как и человеческая кожа.

«Мы удивлены тем, насколько хорошо кожная ткань прилегает к поверхности робота», – говорит Такэути. «Но эта работа – только первый шаг к созданию роботов, покрытых живой кожей».

Однако есть еще некоторые проблемы с этим типом живой кожи. Во-первых, она слабее натуральной кожи и требует постоянного питания и удаления отходов, чтобы выжить.

Команда теперь попытается преодолеть эти проблемы, включив в кожу сложные функциональные структуры, которые могут включать в себя волосяные фолликулы, ногти, сенсорные нейроны и потовые железы.

«Я думаю, что живая кожа – это окончательное решение, чтобы дать роботам вид и ощущение живых существ, поскольку это именно тот же материал, который покрывает тела животных», – говорит Такэути.