Naukowcy osiągnęli przełom! Stworzyli robota z żywą skórą, który potrafi się uśmiechać!
Choć może to wyglądać jak koszmar, ten malutki robot pokryty żywą skórą może stanowić krok naprzód w dążeniu do uczynienia robotów bardziej podobnymi do ludzi. To dzieło naukowców z Japonii, którzy twierdzą, że odkryli nowy sposób wiązania żywej tkanki skóry z mechaniczną powierzchnią robota.
Zespołem kierował profesor Shoji Takeuchi z Instytutu Nauk Przemysłowych Uniwersytetu Tokijskiego. Wcześniej opracował „żywą” skórę robota – wykorzystując kolagen, włókniste białko występujące w ludzkiej skórze i ludzkie fibroblasty skórne, główny typ komórek tkanki łącznej – którą można nałożyć na palec robota i zgiąć bez złamania.
Takeuchi jest pionierem w dziedzinie robotyki biohybrydowej, na styku biologii i inżynierii mechanicznej. Jak dotąd jego laboratorium, Biohybrid Systems Laboratory, stworzyło miniroboty, które chodzą, wykorzystując biologiczną tkankę mięśniową, mięso wyhodowane w laboratorium wydrukowane w 3D, sztuczną skórę, która może leczyć i nie tylko. To właśnie podczas badań nad ostatnim z tych elementów Takeuchi poczuł potrzebę dalszego rozwoju koncepcji robotycznej skóry, by ulepszyć jej właściwości i możliwości.
„Podczas poprzednich badań robota w kształcie palca pokrytego sztuczną tkanką skórną, którą wyhodowaliśmy w naszym laboratorium, poczułem potrzebę lepszego udoskonalania elementów robota” – powiedział Takeuchi. „Naśladując struktury ludzkiej skóry i więzadeł oraz stosując specjalnie wykonane perforacje w kształcie litery V w solidnych materiałach, znaleźliśmy sposób na połączenie skóry ze złożonymi strukturami. Naturalna elastyczność skóry i silna metoda przylegania oznaczają, że skóra może poruszać się wraz z mechanicznymi elementami robota, nie rozrywając się ani nie odklejając.
Coś do uśmiechu. Nowa metoda zakotwiczenia pozwala elastycznej tkance skóry dopasować się do dowolnego kształtu, do którego jest przyczepiona. W tym przypadku stosunkowo płaska twarz robota uśmiecha się, a skóra odkształca się, nie ograniczając robota, po czym powraca do swojego pierwotnego kształtu.
„Manipulowanie miękkimi, wilgotnymi tkankami biologicznymi podczas procesu rozwoju jest znacznie trudniejsze, niż mogłoby się wydawać osobom spoza tej dziedziny. Na przykład, jeśli nie zostanie zachowana sterylność, bakterie mogą przedostać się do tkanki, a tkanka może obumrzeć” – powiedział Takeuchi. „Jednak teraz, gdy możemy to zrobić, żywa skóra może zapewnić robotom szereg nowych umiejętności. Samoleczenie to wielka sprawa — niektóre materiały chemiczne można wytworzyć, aby same się leczyły, ale wymagają czynników wyzwalających, takich jak ciepło, ciśnienie lub inne sygnały. Skóra biologiczna naprawia drobne skaleczenia tak jak nasza, a nerwy i inne narządy skórne można dodać do wykorzystania w wyczuwaniu i tak dalej.
Model robota 2D (z prawej) i 3D (z lewej). Inne metody wiązania tkanki skóry ze stałymi strukturami mają ograniczenia. Ta nowa metoda może działać na złożonych, zakrzywionych, a nawet ruchomych powierzchniach. ©2024 Takeuchi i in. CC-BY-ND
Jednak badanie to nie miało na celu jedynie udowodnienia pewnej tezy. Takeuchi i jego laboratorium chcą wykorzystać tą technologię w obszarach badań medycznych. Pomysł organu na chipie nie jest niczym nowym i znajduje zastosowanie w takich dziedzinach jak opracowywanie leków, ale coś w rodzaju „twarzy na chipie” mogłoby być przydatne w badaniach nad starzeniem się skóry, kosmetyką, zabiegami chirurgicznymi, chirurgią plastyczna i nie tylko.
Ponadto, jeśli uda się osadzić czujniki, roboty będą mogły zyskać większą świadomość ekologiczną i ulepszone możliwości interaktywne.
„W tym badaniu udało nam się w pewnym stopniu odtworzyć ludzki wygląd, tworząc twarz o tym samym materiale i strukturze powierzchni co ludzie” – powiedział Takeuchi.
„Ponadto dzięki tym badaniom zidentyfikowaliśmy nowe wyzwania, takie jak konieczność tworzenia zmarszczek powierzchniowych i grubszego naskórka, aby uzyskać bardziej ludzki wygląd. Wierzymy, że grubszą i bardziej realistyczną skórę można osiągnąć poprzez włączenie gruczołów potowych, łojowych, porów, naczyń krwionośnych, tłuszczu i nerwów. Oczywiście istotnym czynnikiem jest także ruch, a nie tylko materiał, zatem kolejnym ważnym wyzwaniem jest stworzenie ludzkiej ekspresji poprzez zintegrowanie z robotem wyrafinowanych siłowników, czyli mięśni. Tworzenie robotów, które potrafią się same leczyć, dokładniej wyczuwać otoczenie i wykonywać zadania z ludzką zręcznością, jest niezwykle motywujące”.
Ekologia.pl (JSz)
- M. Kawai, M. Nie, H. Oda, S. Takeuchi, "PERFORATION-TYPE ANCHORS INSPIRED BY SKIN LIGAMENT FOR THE ROBOTIC FACE COVERED WITH LIVING SKIN," Cell Reports Physical Science: June 25, 2024, doi:10.1016/j.xcrp.2024.102066. Link (PublicationOpen a new window);
