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科学家为机器人制作活体皮肤
2022年06月10日    阅读量:1805    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

从动作英雄到恶棍刺客,由生物和人工材料制成的生物混合机器人一直是许多科幻幻想的中心,激发了当今机器人的创新。在我们的日常生活中,像人类一样的机器人在我们中间行走还有很长的路要走,但日本科学家通过在机器人上制作活体人类皮肤,使我们更进一步。6月9日发表在《物质》杂志上的这一方法,不仅赋予了机器人手指类似皮肤的纹理,而且还具有拒水和自愈功能。

第一作者、日本东京大学教授竹内昭(ShojiTakeuchi)说:“手指在培养基外看起来有点‘出汗’。”。“由于手指是由电机驱动的,所以听到电机发出的咔哒声与一根看起来很像真手指的手指相协调也很有趣。”

看起来像人类一样“真实”是类人机器人的首要任务之一,这些机器人的任务通常是在医疗保健和服务行业与人类交互。人性化的外表可以提高沟通效率,唤起人们的好感。虽然目前为机器人制造的硅胶皮肤可以模仿人类的外观,但在皱纹等精细纹理方面,它还存在不足,而且缺乏特定于皮肤的功能。制造覆盖机器人的活体皮肤薄片的尝试也取得了有限的成功,因为要使机器人适应具有不均匀表面的动态对象是一项挑战。

Takeuchi说:“用这种方法,你必须有一个熟练的工匠来切割和裁剪皮片。”。“为了有效地用皮肤细胞覆盖表面,我们建立了一种组织成型方法,直接在机器人周围塑造皮肤组织,从而在机器人手指上形成无缝的皮肤覆盖。”

为了制作皮肤,研究小组首先将机器人手指浸入一个圆柱体中,圆柱体中填充了胶原蛋白和人类真皮成纤维细胞的溶液,这两种主要成分构成了皮肤的结缔组织。Takeuchi说,这项研究的成功在于这种胶原蛋白和成纤维细胞混合物的自然收缩趋势,这种混合物收缩并紧密贴合手指。就像油漆底漆一样,这一层为下一层细胞提供了均匀的基础鈥攈人表皮角质形成细胞鈥攖o坚持。这些细胞占皮肤最外层的90%,赋予机器人类似皮肤的纹理和保湿屏障特性。

手工制作的皮肤具有足够的强度和弹性,能够承受机器人手指弯曲和拉伸时的动态运动。最外层足够厚,可以用镊子和排斥水提起,这在执行特定任务时提供了各种优势,例如处理带静电的微小聚苯乙烯泡沫,这是一种常用于包装的材料。受伤时,这种特制的皮肤甚至可以在胶原蛋白绷带的帮助下像人类一样自我愈合,这种绷带可以逐渐演变成皮肤,并承受反复的关节运动。

Takeuchi说:“我们对皮肤组织与机器人表面的吻合程度感到惊讶。”。“但这项工作只是创造覆盖有活体皮肤的机器人的第一步。”发育成熟的皮肤比天然皮肤脆弱得多,如果没有持续的营养供应和废物清除,就无法存活很长时间。接下来,Takeuchi和他的团队计划解决这些问题,并在皮肤中加入更复杂的功能结构,如感觉神经元、毛囊、指甲和汗腺。

Takeuchi说:“我认为活体皮肤是赋予机器人生物外观和触觉的最终解决方案,因为它与覆盖动物身体的材料完全相同。”。

标签:机械应用人工智能技术中心机器人医用机器人
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