未來(lái)，機(jī)器人可能會(huì)擁有栩栩如生且能夠自我修復(fù)的皮膚，這種皮膚的修復(fù)方式類(lèi)似于人體皮膚的愈合過(guò)程。
這項(xiàng)研究成果于 6 月 25 日發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》雜志上。研究人員表示，這種新型皮膚不僅因?yàn)槟軌蜃晕倚迯?fù)損傷（例如切割或擦傷）而顯得更加逼真，而且依附于機(jī)器人骨骼的方式也讓其看起來(lái)更加真實(shí)。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為人造皮膚可以使機(jī)器人看起來(lái)更像人類(lèi)，比合成材料（例如乳膠）更逼真。但是，如果沒(méi)有合適的粘合方法，人造皮膚就會(huì)以一種視覺(jué)上令人不安的方式從機(jī)器人的框架上松弛脫落。
過(guò)去，機(jī)器人研究人員嘗試使用錨釘（鉤狀或蘑菇狀結(jié)構(gòu)）將人造皮膚固定在金屬框架上以解決下垂問(wèn)題。這種方法雖然可以防止皮膚在機(jī)器人框架上移動(dòng)，但粘合結(jié)構(gòu)會(huì)凸起在皮膚下面形成腫塊，影響其逼真程度。
在這項(xiàng)新的研究中，研究人員開(kāi)創(chuàng)了一種新方法，即在機(jī)器人的骨骼上鉆微小的孔洞，人工培養(yǎng)的皮膚可以將 V 形鉤（稱(chēng)為“穿孔錨”）伸入這些孔洞中。這種方式可以使人造皮膚粘附在機(jī)器人上，同時(shí)保持光滑和柔韌的表面。
人造皮膚覆蓋在一臺(tái)經(jīng)過(guò)水蒸汽等離子體處理的機(jī)器人上，這種處理使機(jī)器人表面親水。這意味著培養(yǎng)的皮膚凝膠會(huì)被更深地拉入孔洞，從而更緊密地附著在機(jī)器人表面。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這種新型皮膚的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它可以讓機(jī)器人與人類(lèi)并肩工作，而不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度磨損。小型撕裂或類(lèi)似的損傷可以通過(guò)皮膚的自我修復(fù)功能來(lái)修復(fù)，而無(wú)需手動(dòng)修理。不過(guò)，他們并沒(méi)有測(cè)量人造皮膚在受到損傷后自我修復(fù)的速度。
在一項(xiàng)演示中，研究人員重建了人類(lèi)微笑時(shí)皮膚變化的方式。通過(guò)在人造皮膚和機(jī)器人面部之間連接一層可滑動(dòng)的硅膠層，當(dāng)肌肉收緊并導(dǎo)致皮膚在嘴角兩側(cè)隆起時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“微笑”的效果。得益于穿孔錨，皮膚可以無(wú)縫貼合臉部的三維模型，沒(méi)有任何突出的螺栓或鉤子。
IT之家注意到，研究人員還比較了帶有和不帶有穿孔錨的人造皮膚。在沒(méi)有錨的表面上，皮膚在 7 天內(nèi)收縮了 84.5%，而帶有 1 毫米錨的表面上收縮了 33.6%。機(jī)器人皮膚的收縮會(huì)使皮膚與其內(nèi)部框架分離，破壞其逼真性并可能損壞皮膚層。帶有 3 毫米和 5 毫米錨的表面上的皮膚則可以保持更長(zhǎng)時(shí)間的形狀，分別收縮了 26.4% 和 32.2%。
這項(xiàng)研究的參與者之一、東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所 (IIS) 的研究人員 Shoji Takeuchi 告訴 Live Science，在機(jī)器人使用他們團(tuán)隊(duì)的方法安裝皮膚之前，還需要采取一些步驟。
他說(shuō)：“首先，我們需要提高培養(yǎng)皮膚在應(yīng)用于機(jī)器人時(shí)的耐久性和壽命，特別是解決與營(yíng)養(yǎng)和水分供應(yīng)相關(guān)的問(wèn)題。這可能涉及在皮膚內(nèi)開(kāi)發(fā)整合的血管或其他灌注系統(tǒng)。其次，提高皮膚的機(jī)械強(qiáng)度以匹配天然人類(lèi)皮膚的強(qiáng)度至關(guān)重要。這需要優(yōu)化培養(yǎng)皮膚內(nèi)的膠原蛋白結(jié)構(gòu)和濃度。”
Takeuchi 還指出，為了真正發(fā)揮功能，人造皮膚最終將需要向使用它的機(jī)器人傳達(dá)溫度和觸覺(jué)等傳感器信息，并且能夠抵抗生物污染。
