Созданная ткань кожи наделяет роботов особыми свойствами и способностями.

Исследователи нашли способ связать искусственную ткань кожи со сложными формами гуманоидных роботов. Это приносит с собой потенциальные преимущества для роботизированных платформ, такие как повышенная мобильность, способности к самовосстановлению, встроенные сенсорные возможности и более реалистичный внешний вид.

Черпая вдохновение из связок кожи человека, команда под руководством профессора Сёдзи Такеучи из Токийского университета включила в лицо робота специальные перфорации, которые помогли слою кожи закрепиться. Их исследования могут быть полезны в косметической промышленности и в обучении пластических хирургов. Работа опубликована в журнале Отчеты о клетках Физические науки.

Такеучи — пионер в области биогибридной робототехники, где встречаются биология и машиностроение. На данный момент его лаборатория, Лаборатория биогибридных систем, создала мини-роботов, которые ходят, используя биологическую мышечную ткань, выращенное в лаборатории мясо, напечатанное на 3D-принтере, искусственно заживляющую кожу и многое другое. Именно во время исследования последнего из этих предметов Такеучи почувствовал необходимость дальнейшего развития идеи роботизированной кожи для улучшения ее свойств и возможностей.

«Во время предыдущих исследований робота в форме пальца, покрытого искусственно созданной кожной тканью, которую мы вырастили в нашей лаборатории, я почувствовал необходимость лучшего сцепления между функциями робота и подкожной структурой кожи», — сказал Такеучи.

«Имитируя структуры кожи и связок человека и используя специально сделанные V-образные перфорации в твердых материалах, мы нашли способ связывать кожу со сложными структурами. Естественная гибкость кожи и сильный метод сцепления означают, что кожа может двигаться с механические компоненты робота, не отрываясь и не отслаиваясь».

Предыдущие методы прикрепления кожной ткани к твердым поверхностям включали в себя такие вещи, как мини-якоря или крючки, но они ограничивали типы поверхностей, на которые могло попадать кожное покрытие и которое могло привести к повреждению во время движения. Вместо этого тщательно спроектировав небольшие перфорации, можно нанести кожу практически на любую форму поверхности.

Хитрость, которую применила команда, заключалась в использовании специального коллагенового геля для адгезии, который по своей природе вязкий, поэтому его трудно вводить в крошечные перфорации. Но, используя распространенную технику для пластической адгезии, называемую плазменной обработкой, им удалось втиснуть коллаген в тонкие структуры перфораций, удерживая при этом кожу близко к рассматриваемой поверхности.

• 

• 

«Манипулировать мягкими, влажными биологическими тканями в процессе разработки гораздо сложнее, чем могут подумать люди, не работающие в этой области. Например, если не поддерживать стерильность, бактерии могут проникнуть внутрь, и ткань погибнет», — сказал Такеучи.

«Однако теперь, когда мы можем это сделать, живая кожа может дать роботам ряд новых способностей. давление или другие сигналы, и они также не размножаются, как клетки, как это делает наша, биологическая кожа заживляет небольшие рваные раны, а нервы и другие кожные органы могут быть добавлены для использования в сенсорных целях и так далее».

Однако это исследование было сделано не только для того, чтобы доказать точку зрения. Такеучи и его лаборатория имеют в виду цель для этого приложения, которое может помочь в нескольких областях медицинских исследований. Идея органа-на-чипе не особенно нова и находит применение в таких вещах, как разработка лекарств, но что-то вроде лица-на-чипе может быть полезно в исследованиях старения кожи, косметики, хирургических процедур, пластической хирургии и многого другого. Кроме того, если датчики можно будет встроить, роботы могут быть наделены лучшей экологической осведомленностью и улучшенными интерактивными возможностями.

«В этом исследовании нам удалось в некоторой степени воспроизвести внешний вид человека, создав лицо с тем же материалом поверхности и структурой, что и у человека», — сказал Такеучи.

«Кроме того, в ходе этого исследования мы выявили новые проблемы, такие как необходимость наличия поверхностных морщин и более толстого эпидермиса для достижения более человеческого вида. Мы считаем, что создания более толстой и более реалистичной кожи можно достичь за счет включения потовых желез и сальных желез». , поры, кровеносные сосуды, жир и нервы.

«Разумеется, движение также является решающим фактором, а не только материал, поэтому еще одной важной задачей является создание выражений, подобных человеческим, путем интеграции сложных приводов или мышц внутрь робота. Создание роботов, которые могут исцелять себя, точнее ощущать окружающую среду и выполнять задачи с человеческой ловкостью, невероятно мотивирует».