一直以來(lái)，機(jī)器人的研究都是在思考如何跟人更像。
從目前研究進(jìn)程來(lái)看，現(xiàn)有類(lèi)人機(jī)器人在肢體動(dòng)作、面部表情方面已經(jīng)十分接近真人，但就是外形還有些“粗糙”。
這里并非指五官、四肢的完整度，而是皮膚的質(zhì)感。
現(xiàn)有類(lèi)人機(jī)器人幾乎都是用硅膠皮膚來(lái)塑造外衣，這種硅膠材質(zhì)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，如出汗等，可以說(shuō)“只能遠(yuǎn)觀(guān)、不可細(xì)看”！
為了讓機(jī)器人看起來(lái)更加逼真細(xì)致，有一群日本科學(xué)家開(kāi)始著手研究。
近日，日本東京大學(xué)的科學(xué)家在Matter雜志上宣布，他們展示了一種涂有“活體皮膚”的機(jī)器人手指，也就是由真實(shí)的、活體的人類(lèi)細(xì)胞制成的皮膚原型，該皮膚不僅有真人皮膚般的紋理，而且“受傷”后還能自愈。
老實(shí)說(shuō)，這還是極果君第一次聽(tīng)說(shuō)用真人皮膚來(lái)塑造機(jī)器人，簡(jiǎn)直腦洞大開(kāi)。研究人員表示這種新的設(shè)計(jì)合成或許可如同人體蠟像一樣，可以打造出更加真實(shí)的人類(lèi)機(jī)器人！
眾所周知，人的皮膚是覆在人體的表層，直接與外界環(huán)境相接觸的組織，由表皮和真皮緊密結(jié)合而成，其中表皮角質(zhì)形成細(xì)胞占據(jù)90%，具有保護(hù)、感覺(jué)、分泌、排泄、呼吸等功能。
要想完美的模仿人類(lèi)皮膚，首先就要從材料下手。東京大學(xué)教授ShojiTakeuchi在一份聲明中表示：“我認(rèn)為活體皮膚是賦予機(jī)器人生物外觀(guān)和觸覺(jué)的最終解決方案，因?yàn)樗c覆蓋動(dòng)物身體的材料完全相同。”
在ShojiTakeuchi教授的領(lǐng)導(dǎo)下，研究團(tuán)隊(duì)首先建立了一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鉸接式機(jī)器人手指，能夠像人類(lèi)的手指一樣彎曲和伸直。
手指原型完成后，就到了最重要的一步——皮膚制作。
要想模擬出接近人類(lèi)的“假皮膚”，普通硅膠自然是不行的，它缺乏人類(lèi)皮膚的質(zhì)感，為了制作更逼真的皮膚，研究團(tuán)隊(duì)建立了一種組織成型方法，直接在機(jī)器人周?chē)闷つw細(xì)胞覆蓋表面，塑造皮膚組織。
首先，研究人員先將機(jī)器人手指浸入一個(gè)裝有膠原蛋白和人真皮成纖維細(xì)胞的圓柱模具中，這兩種物質(zhì)是構(gòu)成皮膚結(jié)締組織的主要成分。膠原蛋白和成纖維細(xì)胞混合物自然收縮，最終緊密粘附在手指上，形成一層類(lèi)似于真皮的層。
接著，研究小組將另一種被稱(chēng)為角質(zhì)形成細(xì)胞的人類(lèi)皮膚細(xì)胞倒在手指上，以重建人類(lèi)皮膚的上層，即表皮。這些細(xì)胞占皮膚最外層的90%，使機(jī)器人手指的皮膚具有人類(lèi)皮膚的質(zhì)地和保濕屏障特性。
兩周后，研究人員檢測(cè)該皮膚，發(fā)現(xiàn)其厚度與人類(lèi)皮膚相當(dāng)。并且皮膚表面有足夠的強(qiáng)度和彈性，能夠隨著手指的彎曲和拉伸而不破裂。由于手指由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此在彎曲過(guò)程中還能聽(tīng)到電機(jī)的咔嗒聲。
Takeuchi表示，這些皮膚會(huì)像正常皮膚一樣起皺，比硅膠要逼真得多，并且由于它是由真正的皮膚細(xì)胞制成的，所以，它還具有防水性，以及自我修復(fù)的能力。
研究人員做了一個(gè)測(cè)試，當(dāng)用尖銳物在機(jī)器人手指上劃一個(gè)小切口后，只要用膠原蛋白繃帶及時(shí)覆蓋上去，皮膚的成纖維細(xì)胞會(huì)在一周內(nèi)，將繃帶與皮膚的其余部分融合在一起。有點(diǎn)咱們受傷了貼創(chuàng)口貼，促進(jìn)傷口愈合的效果。
最終，實(shí)驗(yàn)結(jié)果連Takeuchi都不由贊嘆道，我們對(duì)皮膚組織與機(jī)器人表面的契合度感到震驚！
由此可見(jiàn)，該皮膚已經(jīng)比較完美了，但若說(shuō)商用還不行。
我們?nèi)祟?lèi)皮膚是活體系統(tǒng)的一部分，有營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)有新陳代謝，是一套完整的生物系統(tǒng)。而此次日本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這個(gè)人皮皮膚，用的是活體細(xì)胞組織，也要有對(duì)應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)和代謝，也就是說(shuō)，該皮膚需要經(jīng)常浸泡在營(yíng)養(yǎng)成分中，不然就無(wú)法長(zhǎng)期生存。
另外，該皮膚沒(méi)有血管來(lái)補(bǔ)充水分，在一段時(shí)間后會(huì)開(kāi)始變干。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，Takeuchi表示，未來(lái)有可能在皮膚中加入人造血管保持皮膚的水分，同時(shí)他們還考慮在現(xiàn)有皮膚中加入更復(fù)雜的功能結(jié)構(gòu)，例如毛囊、汗腺等，使其更加逼真。
研究團(tuán)隊(duì)還想通過(guò)添加黑色素細(xì)胞來(lái)制造不同的皮膚膚色，甚至計(jì)劃為整個(gè)機(jī)器人涂上活體皮膚。該團(tuán)隊(duì)甚至暗示，他們的活體皮膚有朝一日可能會(huì)深入到仿人機(jī)器人構(gòu)造的心理層面：增加感覺(jué)神經(jīng)元。如此，機(jī)器人與人類(lèi)的差距將再縮減一大步。
看到如此神奇的“法術(shù)”后，網(wǎng)友也坐不住了，紛紛表示這簡(jiǎn)直是現(xiàn)實(shí)版的畫(huà)皮，甚至還有人大膽預(yù)測(cè)，這樣發(fā)展下去，未來(lái)某一天失去四肢的人是不是就可以斷臂再生了。就極果君個(gè)人而言，這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)會(huì)進(jìn)展到哪一步咱也不知道，但這類(lèi)研究的應(yīng)用場(chǎng)景還是挺廣泛的，比如更逼真的假肢，醫(yī)療治療，更好協(xié)作人類(lèi)等。
盡管目前該團(tuán)隊(duì)的研究仍處于早期階段，之后可能會(huì)有各種各樣的難題，但不可否認(rèn)，這可能是下一代機(jī)器人技術(shù)向前邁出的有希望的一步。就是...未來(lái)真正商用落地的時(shí)候，咱估計(jì)也一把年紀(jì)了。
