В Прорыв, который совсем не пугает: ученые разработали метод прикрепления живой человеческой кожи к лицам роботов. У этой технологии действительно может быть несколько ценных применений, помимо воплощения в жизнь сценариев, подобных Миру Дикого Запада.
Два года назад профессор Сёдзи Такеучи и его коллеги из Токийского университета успешно рассмотрели проблему моторизованный роботизированный палец с биоинженерной кожей, изготовленной из живых клеток человека.
Была надежда, что это испытание концепции может проложить путь не только к более реалистичным роботам типа Android, но и к ботам с самовосстанавливающимся сенсорным покрытием. Эту технологию можно дополнительно использовать при тестировании косметики и обучении пластических хирургов.
Покрытый кожей роботизированный палец профессора Сёдзи Такеучи, способный сгибаться, не повреждая кожу©2022 Takeuchi et al. Хотя покрытый кожей палец, безусловно, был впечатляющим достижением, кожа не была связана с лежащим под ней пальцем каким-либо образом — по сути, это была усаживающаяся оболочка, которая охватывала палец. Напротив, естественная человеческая кожа связана с лежащими под ней мышечными тканями связками.
Помимо прочего, такое расположение позволяет нам демонстрировать различные выражения лица. Кроме того, двигаясь вместе с лежащими под ней тканями, наша кожа не препятствует движению, сбиваясь в складки. По этой же причине она также менее подвержена повреждениям из-за зацепления за внешние предметы.
Ученые ранее пытались соединить биоинженерную кожу с синтетическими поверхностями, обычно с помощью крошечных анкеров, которые выступают вверх из этих поверхностей. Однако эти якоря портят внешний вид кожи, не позволяя ей выглядеть гладкой. Они также не очень хорошо работают на вогнутых поверхностях, где все они направлены к середине.
Принимая во внимание такие ограничения, Такеучи и его команда недавно разработали новую систему крепления к коже, основанную на крошечном V-образном элементе. фигурные перфорации, выполненные в синтетической поверхности.
Эта диаграмма иллюстрирует параллели между естественными кожные связки и V-образные перфорации©2024 Takeuchi et al. CC-BY-ND
Ученые создали форму человеческого лица, которая включала в себя ряд этих перфораций, затем покрыли эту форму гелем, состоящим из коллагена и человеческих дермальных фибробластов. Последние являются клетками, которые отвечают за выработку соединительной ткани в коже.
Часть геля стекала в перфорации, в то время как остальная часть оставалась на поверхности формы. После того, как ее оставили культивироваться на семь дней, гель сформировался в покрытие из человеческой кожи, которое было надежно закреплено на форме через ткань внутри перфораций.
Во втором эксперименте в подложке из силиконового каучука были сделаны перфорации, на которые впоследствии был нанесен гель и затем оставлен для культивирования. Конечным результатом стало упрощенное лицо из человеческой кожи, которое можно было заставить улыбаться, перемещая два стержня, соединенных с подложкой.
Покрытый кожей слепок лица (слева) и упрощенная модель смайлика©2024 Takeuchi et al. CC-BY-ND
Излишне говорить, что еще предстоит проделать некоторую работу, прежде чем эту технологию можно будет использовать в по-настоящему реалистичных роботах.
«Мы считаем, что создание более толстой и реалистичной кожи может быть достигается за счет включения потовых и сальных желез, пор, кровеносных сосудов, жира и нервов», — говорит Такеучи. «Конечно, движение также является решающим фактором, а не только материал, поэтому еще одной важной задачей является создание человеческих выражений лица путем интеграции сложных приводов или мышц внутри робота».
Доклад об исследовании был опубликован. недавно опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science.
