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2022-06-11 13:36

日本科学家开发出一种能像人类一样出汗的机器人皮肤

Japan scientists develop self-healing skin for robots that sweats like humans

日本科学家通过在机器人的手指上制作人类皮肤,使机器人的手指具有皮肤般的质感,并具有防水和自愈功能,使我们离类人机器人又近了一步。虽然目前为机器人制作的硅胶皮肤可以模仿人类的外观,但它在皱纹等细腻纹理方面做得不够,也缺乏皮肤特有的功能。第一作者、日本东京大学教授竹内正治说:“从培养基中取出的(新)手指看起来有点‘出汗’。”

他补充说:“由于手指是由电机驱动的,所以听电机发出的咔哒声和一根看起来像真的手指的手指协调一致,也是一件有趣的事情。”在发表在《Matter》杂志上的这篇论文中,Takeuchi指出,为了有效地用皮肤细胞覆盖表面,他们建立了一种组织成型方法,直接在机器人周围塑造皮肤组织,这导致了机器人手指上无缝的皮肤覆盖。为了制作这种皮肤,该团队首先将机器人手指浸入一个装满胶原蛋白和人类真皮成纤维细胞溶液的圆筒中,这两种主要成分构成了皮肤的结缔组织。竹内说,这项研究的成功在于这种胶原蛋白和成纤维细胞混合物的自然收缩趋势,它收缩并紧密地符合手指的形状。就像油漆底漆一样,这一层为下一层细胞(人类表皮角质细胞)的粘附提供了统一的基础。这些细胞构成了皮肤最外层的90%,赋予机器人皮肤般的质感和保湿屏障特性。精心制作的皮肤有足够的强度和弹性来承受机械手指弯曲和拉伸时的动态运动。当受伤时,精心制作的皮肤甚至可以像人类的皮肤一样,在胶原蛋白绷带的帮助下自我愈合,胶原蛋白绷带逐渐变形到皮肤中,并承受反复的关节运动。竹内说:“皮肤组织与机器人表面的契合程度让我们感到惊讶。”“但这项工作只是创造出覆盖有活体皮肤的机器人的第一步。”然而,发达的皮肤比自然的皮肤脆弱得多,如果没有持续的营养供应和废物清除,就无法存活很久。接下来,Takeuchi和他的团队计划解决这些问题,并在皮肤中加入更复杂的功能结构,如感觉神经元、毛囊、指甲和汗腺。竹内说:“我认为活体皮肤是赋予机器人生物外观和触感的终极解决方案,因为它与覆盖在动物身体上的材料完全相同。”