一直以來，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)程來看，現(xiàn)有類人機(jī)器人在肢體動作、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?，F(xiàn)有類人機(jī)器人幾乎都是用硅膠皮膚來塑造外衣，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“只能遠(yuǎn)觀、不可細(xì)看”！
為了讓機(jī)器人看起來更加逼真細(xì)致，有一群日本科學(xué)家開始著手研究。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，這還是極果君第一次聽說用真人皮膚來塑造機(jī)器人，簡直腦洞大開。研究人員表示這種新的設(shè)計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、分泌、排泄、呼吸等功能。
要想完美的模仿人類皮膚，首先就要從材料下手。東京大學(xué)教授Shoji Takeuchi在一份聲明中表示：“我認(rèn)為活體皮膚是賦予機(jī)器人生物外觀和觸覺的最終解決方案，因?yàn)樗c覆蓋動物身體的材料完全相同。”在Shoji Takeuchi教授的領(lǐng)導(dǎo)下，研究團(tuán)隊(duì)首先建立了一個由電機(jī)驅(qū)動的鉸接式機(jī)器人手指，能夠像人類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的“假皮膚”，普通硅膠自然是不行的，它缺乏人類皮膚的質(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)器人周圍用皮膚細(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，形成一層類似于真皮的層。
接著，研究小組將另一種被稱為角質(zhì)形成細(xì)胞的人類皮膚細(xì)胞倒在手指上，以重建人類皮膚的上層，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皮膚的質(zhì)地和保濕屏障特性。
兩周后，研究人員檢測該皮膚，發(fā)現(xiàn)其厚度與人類皮膚相當(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。由于手指由電動機(jī)驅(qū)動，因此在彎曲過程中還能聽到電機(jī)的咔嗒聲。
Takeuchi表示，這些皮膚會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。
研究人員做了一個測試，當(dāng)用尖銳物在機(jī)器人手指上劃一個小切口后，只要用膠原蛋白繃帶及時覆蓋上去，皮膚的成纖維細(xì)胞會在一周內(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，我們對皮膚組織與機(jī)器人表面的契合度感到震驚！
由此可見，該皮膚已經(jīng)比較完美了，但若說商用還不行。我們?nèi)祟惼つw是活體系統(tǒng)的一部分，有營養(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)的這個人皮皮膚，用的是活體細(xì)胞組織，也要有對應(yīng)的營養(yǎng)和代謝，也就是說，該皮膚需要經(jīng)常浸泡在營養(yǎng)成分中，不然就無法長期生存。
另外，該皮膚沒有血管來補(bǔ)充水分，在一段時間后會開始變干。針對這個問題，Takeuchi表示，未來有可能在皮膚中加入人造血管保持皮膚的水分，同時他們還考慮在現(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)還想通過添加黑色素細(xì)胞來制造不同的皮膚膚色，甚至計劃為整個機(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深入到仿人機(jī)器人構(gòu)造的心理層面：增加感覺神經(jīng)元。如此，機(jī)器人與人類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，紛紛表示這簡直是現(xiàn)實(shí)版的畫皮，甚至還有人大膽預(yù)測，這樣發(fā)展下去，未來某一天失去四肢的人是不是就可以斷臂再生了。就極果君個人而言，這項(xiàng)技術(shù)未來會進(jìn)展到哪一步咱也不知道，但這類研究的應(yīng)用場景還是挺廣泛的，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...未來真正商用落地的時候，咱估計也一把年紀(jì)了。
