機(jī)器人“活體皮膚”取得新進(jìn)展:塑造皮膚組織、實(shí)現(xiàn)無縫
【環(huán)球網(wǎng)綜合報(bào)道】據(jù)外媒6月13日?qǐng)?bào)道,如果科學(xué)家想要制造出更接近人的人形機(jī)器人投入到社會(huì)中。那么,技術(shù)重點(diǎn)就是需要?jiǎng)?chuàng)建出人類的特征并將它們組成起來。
人形機(jī)器人的組成部分,首先是心理層面。諸如意識(shí)、自主性、想象力甚至身體反射等等。第二,實(shí)體層面。諸如流暢的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作、眼睛控制、隨意的步態(tài)。其中,重要的就是皮膚。對(duì)于一個(gè)人類來說,柔軟的人體皮膚絕對(duì)是不可或缺的一部分。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間上周四,在《物質(zhì)》雜志上,日本科學(xué)家宣布他們?cè)谶@方面取得了一些進(jìn)展。他們展示了一個(gè)機(jī)器人手指,上面覆蓋著“活體皮膚”,也就是由真實(shí)地生活的人類細(xì)胞制成的皮膚原型。
東京大學(xué)教授竹內(nèi)昭二(Shoji Takeuchi)在一份聲明中表示:“我認(rèn)為活體皮膚是賦予機(jī)器人生物外觀和觸感的終極解決方案,因?yàn)樗c覆蓋動(dòng)物身體的材料完全相同?!?/p>
這種材料不僅與人類皮膚相似,摸起來也像人的皮膚。同時(shí)研究小組還表示,由于它是由真正的皮膚細(xì)胞制成的,它還可以自我修復(fù)并且是防水的。附著在機(jī)器人上,這種皮膚片可以修復(fù)自己的割傷和擦傷,就像正常的人類皮膚一樣。
然而,盡管竹內(nèi)昭二表示該團(tuán)隊(duì)稱:“對(duì)皮膚組織與機(jī)器人表面的貼合程度感到驚訝”。但研究人員補(bǔ)充說,“這項(xiàng)工作只是創(chuàng)造覆蓋有活體皮膚的機(jī)器人的第一步?!毙麻_發(fā)的機(jī)器人皮膚仍然沒有天然皮膚那么堅(jiān)固,需要外部幫助才能維持自身。更進(jìn)一步,研究小組還打算添加毛囊、指甲和真實(shí)的汗腺,使床單更加逼真。
目前,竹內(nèi)昭二的主要任務(wù)仍然專注于構(gòu)建這種類人機(jī)器人皮膚。現(xiàn)階段,在制作人造生物時(shí)使用的硅膠皮膚還無法模仿人類的外觀。但是,為了提高與機(jī)器人的親和力和親緣關(guān)系,我們需要讓它們盡可能接近人類。這是一個(gè)難題,需要打破常規(guī)并朝著不同的方向進(jìn)行創(chuàng)新。
竹內(nèi)昭二還表示,其他創(chuàng)造人類皮膚的嘗試也取得了有限的成功,因?yàn)樗鼈冃枰炀毜墓そ城懈詈图舨脤?shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的皮膚,以使其適合機(jī)器人手指?!盀榱擞行У赜闷つw細(xì)胞覆蓋表面,我們建立了一種組織成型方法,直接在機(jī)器人周圍塑造皮膚組織,從而在機(jī)器人手指上實(shí)現(xiàn)無縫皮膚覆蓋?!?/p>
如何構(gòu)建人形機(jī)器人皮膚?該團(tuán)隊(duì)采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械手指,然后將其浸入一個(gè)裝有特殊溶液的圓柱體中,該溶液為生長活皮膚提供了合適的條件。這種溶液充滿了膠原蛋白,一種有助于皮膚彈性和彈性的蛋白質(zhì),以及所謂的“人類真皮成纖維細(xì)胞”。這兩種成分共同構(gòu)成了傳統(tǒng)的皮膚組織。
接下來,膠原蛋白和成纖維細(xì)胞混合物在機(jī)器人手指周圍收縮,像皮膚底漆一樣緊緊地覆蓋它。這是第一層皮膚。接下來的是第二層,研究團(tuán)隊(duì)將成纖維細(xì)胞換成了一種稱為人類表皮角質(zhì)形成細(xì)胞的新型細(xì)胞系,這是因?yàn)檫@些細(xì)胞約占我們身體最外層皮膚的 90%。最后,一旦角質(zhì)形成細(xì)胞粘附到成纖維細(xì)胞引物上,該機(jī)制就非常完整了。
盡管該團(tuán)隊(duì)的原型仍處于早期階段,但它可能是下一代機(jī)器人技術(shù)向前邁出的有希望的一步。該團(tuán)隊(duì)甚至暗示他們的活體皮膚概念有朝一日可能會(huì)深入到人形機(jī)器人構(gòu)造的心理方面,那就是添加感覺神經(jīng)元。換句話說,他們認(rèn)為可能有一種方法可以將其硬連接到未來的機(jī)器人大腦。然而,制造一個(gè)類似人類的機(jī)器人大腦可以說是最大的挑戰(zhàn)。
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