近日，日本科學(xué)家賦予了機(jī)器人類似人類的皮膚。它不僅為機(jī)械手指提供了皮膚般的質(zhì)感，還賦予其防水和自愈功能。相關(guān)研究發(fā)表于《物質(zhì)》。

“直接從培養(yǎng)基中取出的手指看起來有點(diǎn)‘出汗’。”論文第一作者、日本東京大學(xué)教授Shoji Takeuchi說，“由于手指是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，所以它也像真的手指關(guān)節(jié)一樣會(huì)發(fā)出咔咔聲。”

在醫(yī)療保健和服務(wù)行業(yè)，看起來像人一樣“真實(shí)”是類人機(jī)器人的首要任務(wù)之一。雖然目前機(jī)器人的硅膠皮膚可以模仿人類外觀，但在皺紋等細(xì)膩紋理方面做得不夠，也缺乏皮膚特有的功能。為機(jī)器人制造活皮膚的嘗試僅取得了有限的成功。

Takeuchi說，“為了有效地用皮膚細(xì)胞覆蓋機(jī)器表面，我們建立了一種組織成型方法，直接在機(jī)器人身上塑造皮膚組織，實(shí)現(xiàn)在機(jī)器指上無縫覆蓋皮膚。”

為了制作這種皮膚，該團(tuán)隊(duì)首先將機(jī)器人手指浸入一個(gè)裝滿膠原蛋白和人類真皮成纖維細(xì)胞溶液的圓筒中，這兩種主要成分構(gòu)成了皮膚的結(jié)締組織。

Takeuchi說，這項(xiàng)研究的成功之處在于這種膠原蛋白和成纖維細(xì)胞混合物具有自然收縮性，它能收縮成契合機(jī)器指的形狀。就像油漆底漆一樣，這一層為下一層細(xì)胞(人類表皮角質(zhì)細(xì)胞)的黏附提供了統(tǒng)一的基礎(chǔ)。這些細(xì)胞構(gòu)成了皮膚最外層的90%，從而賦予機(jī)器人外皮人類皮膚般的質(zhì)感和防水特性。

精心制作的皮膚有足夠的強(qiáng)度和彈性承受機(jī)械手指彎曲和拉伸運(yùn)動(dòng)。最外層皮膚足夠厚，可以用鑷子把它夾起來，并且防水，這為機(jī)器人處理特殊任務(wù)提供了各種優(yōu)勢(shì)，比如處理帶電的微小聚苯乙烯泡沫塑料(一種經(jīng)常用于包裝的材料)。

當(dāng)受傷時(shí)，這些皮膚甚至可以像人類皮膚一樣，在膠原蛋白繃帶的幫助下自我愈合，膠原蛋白繃帶逐漸融入到皮膚中，并能承受反復(fù)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

“我們對(duì)皮膚組織與機(jī)器人表面的契合程度感到驚訝。”Takeuchi說，“但這項(xiàng)工作只是創(chuàng)造出覆蓋活體皮膚機(jī)器人的第一步。”

實(shí)際上，人造皮膚比自然皮膚脆弱得多，如果沒有持續(xù)的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和廢物清除，人造皮膚就不能存活很久。接下來，Takeuchi團(tuán)隊(duì)計(jì)劃解決這些問題，并在人造皮膚中加入更復(fù)雜的功能結(jié)構(gòu)，如感覺神經(jīng)元、毛囊、指甲和汗腺等。

Takeuchi說：“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。”(馮維維)

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