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科学家用可以自愈的“活人皮肤”包裹机器人手指

如果您今天与机器人握手,那么抓住一块冰冷的金属没有任何区别。

但总有一天,这可能与和别人握手没什么不同。

日本的一个研究小组说他们采取了 实现这一目标的第一步是用机器人手指嫁接“活人皮肤”。

实验室制造的包裹由真正的人体皮肤细胞制成,在胶原蛋白垫的帮助下“受伤”时可以自愈。

和真正的交易一样,涂层是防水的,当机器人的手指包裹时会起皱。

该研究今天发表在期刊上 问题.

东京大学的工程师 Shuji Takeuchi 表示,这些结果是朝着制造看起来像我们的机器人迈出的第一步。

“我们的目标是开发真正的类人机器人,”领导这项研究的竹内教授说。

等等……我们为什么要人形机器人?

Dolores Abernathy,电视节目《西部世界》中的角色,躺在手术台上
电视剧《西部世界》(改编自一本书)描绘了一个反乌托邦的未来,机器人“类人”。(提供)

让机器人尽可能像人类的想法可能看起来像是一部反乌托邦的科幻电影,但它是机器人技术的主要目标。

赋予机器人人类品质不仅仅是让它们更相关; 莫纳什大学专门研究人机交互的妮可罗宾逊说,它还可以帮助他们更安全、更有效地执行任务。

“机器人能够与人造世界有效互动非常重要,”没有参与这项研究的罗宾逊博士说。

罗宾逊博士说,例如,一个类似于人手的机器人可能会很好地拿起专为人类设计的东西,比如一杯咖啡。

两个人脸机器人
具有类人品质的机器人有朝一日可能成为有价值的团队成员。(维基共享资源:Loic Le Meur)

另一个目标是让机器人对与他们一起工作的人更安全。

但为机器人创造逼真的“皮肤”一直是机器人技术面临的一项艰巨挑战。

虽然硅胶等柔软材料足够坚固和灵活,可以适应机器人的运动,但如果它们撕裂,它们就无法自我修复。

也很难得到一块硅胶来适应像手套一样的机器人粗糙的身体。 此外,Takeuchi 教授说,硅胶皮肤并不完全令人信服。

他说:“你必须拥有能切割和细化的工匠的双手。”

“现在常用的硅胶套,从远处看,或者在照片或视频中,可能看起来是真的,但当你真正靠近时,你会发现它们是假的。”

经过测试的人皮制作

竹内教授和他的团队依靠它从头开始培育出类似人类的皮肤 真皮(皮肤的中间层)的两个主要成分:胶原蛋白和真皮成纤维细胞。

胶原蛋白是一种赋予皮肤结构和弹性的蛋白质,而真皮成纤维细胞在伤口修复中发挥作用。

当团队将机器人手指浸入含有这两种成分的溶液中时,液体会收缩并缠绕在手指上 样粘附,形成真皮样层。

“我们对皮肤组织与机器人表面的贴合程度感到惊讶,”Takeuchi 教授说。

接下来,研究人员用称为角质形成细胞的细胞覆盖手指,这些细胞约占表皮的 ​​90%,即我们皮肤的外部防水层。

当团队测试整个类似皮肤的外层时,他们发现它足够灵活,可以随着机器人手指的移动而伸展和起皱。

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研究人员更进一步,测试了涂料的防水性能。

研究人员将一小粒聚苯乙烯泡沫放在手指前,看它是否可以将其推开。

聚苯乙烯珠在湿涂层机器人上通常很坚硬,因为它们往往会粘在机器人的表面上。

但在这种情况下,手指成功地将珠子移开,证实了它的外皮可以像我们的果皮一样排斥水。

为了进行比较,该团队使用了另一个机械手指,其具有类似于真皮的层,但顶部没有皮肤。

虽然手指尽力了,但在几次尝试敲击后,恼人的珠子最终卡在了尖端。

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但最终的测试是看看皮革状涂层是否能自行愈合。

该团队使用手术刀在机器人的中间关节上做了一个小切口,然后用胶原蛋白绷带包扎,这是治疗真实伤口的常用方法。

在植入盘中坐了一个星期后,胶原绷带转移到皮肤上,并在几次关节运动后稳定下来。

我什么时候可以买到皮肤覆盖的机器人?

莫纳什大学机器人科学家 Juxi Leitner 表示,研究结果中最令人兴奋的部分是机器人以外领域的潜在应用,从设计逼真的假肢到治疗烧伤患者。

“这是展示可以做什么的重要一步,”莱特纳博士说,他没有参与这项研究。

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