Ученые разработали "живую" кожу для роботов, и это нечто особенное
От Талоса, гигантского бронзового автомата, охранявшего принцессу Европу в древнегреческих мифах, до Сайлонов и Терминаторов - идея искусственных людей на протяжении веков одновременно завораживала и пугала нас.
Теперь мы как никогда близки к тому, чтобы сделать робота удивительно похожим на человека, благодаря разработке живой кожи робота. Это неприятное на вид вещество обладает водоотталкивающими свойствами, самовосстанавливается и имеет такую же текстуру, как и наша собственная кожа.
Потому что на самом деле она состоит из клеток человеческой кожи.
"Я думаю, что живая кожа - это окончательное решение для придания роботам вида и осязания живых существ, поскольку это точно такой же материал, который покрывает тела животных", - говорит инженер по тканям Токийского университета Шоджи Такеучи.
Исследователи успешно покрыли трехсуставной функционирующий палец робота прототипом этой выращенной в лаборатории кожи.
Палец выглядит слегка "потным" прямо из культуральной среды", - говорит Такеучи. "Поскольку палец приводится в движение электромотором, интересно слышать щелкающие звуки мотора в гармонии с пальцем, который выглядит совсем как настоящий".
Предыдущие попытки привить кожу к роботизированным поверхностям оказались сложными, поэтому инженер-технолог Токийского университета Мичио Каваи и его коллеги применили подход, позволяющий коже самой прилепиться к устройству.
"Трудно разрезать, склеить или сшить конечные точки эквивалента кожи, не повредив мягкую, хрупкую ткань", - объясняют Каваи и их коллеги в своей статье.
Вместо этого они погрузили роботизированную конструкцию в раствор коллагена и дермальных фибробластов - клеток, которые производят белки, формирующие структурную матрицу нашей кожи. Это основные части соединительной ткани кожи.
Затем они покрыли этот грунтовочный слой эпидермальными клетками (кератиноцитами) - основным компонентом нашего внешнего слоя кожи. Без этого дополнительного слоя материал не обладал бы водоотталкивающими свойствами, как у животных.
На представленных ниже кадрах электростатически заряженный полистироловый шарик прилипает к пальцу без эпидермиса, что затрудняет манипуляции с ним.
Хотя липкий материал может выдерживать многократные растяжения и сжатия при движениях роботизированного пальца, он все еще намного слабее человеческой кожи. Команда предполагает, что увеличение концентрации коллагена в исходном растворе, а также дальнейшее созревание клеток может улучшить ситуацию.
Примечательно, что искусственная кожа также может быть восстановлена с помощью коллагеновой повязки, которую живые клетки принимают и интегрируют в свою систему, чтобы помочь заполнить повреждения.
Несмотря на удивительные результаты, выращенная в лаборатории ткань все еще очень ограничена. Она не может долго существовать вне питательного раствора - как и наша кожа, она требует постоянного снабжения водой, чтобы избежать высыхания, но в искусственных слоях кожи отсутствуют сложные компоненты систем кровообращения и потовых желез для обеспечения такого увлажнения.
"Создание перфузионных каналов внутри и под эквивалентом дермы, имитирующих кровеносные сосуды для подачи воды, а также интеграция потовых желез в эквивалент кожи - важные направления для будущих исследований", - пишут Каваи и коллеги.
Они также предлагают добавить "нервы" и сенсоры, чтобы созданная в лаборатории кожа могла быть мультиталантливой, как и наша - служить и защитой, и органом чувств.
"Мы удивлены тем, насколько хорошо кожная ткань прилегает к поверхности робота", - говорит Такеучи. "Но эта работа - лишь первый шаг к созданию роботов, покрытых живой кожей".
Исследователи надеются, что придание роботам более человеческого облика поможет нам относиться к ним с большей симпатией, и они смогут лучше общаться с нами, служа в сфере медицины, ухода и обслуживания. (Это, конечно, если мы сможем вывести искусственных гуманоидов за пределы "долины сверхъестественного").
"Эти результаты показывают потенциал смены парадигмы от традиционной робототехники к новой схеме биогибридной робототехники, которая использует преимущества как живых, так и искусственных материалов", - заключают исследователи.
Их исследование было опубликовано в журнале Matter.
