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日本正为人形机器人造“脸”

机器人大讲堂 · 公众号 · · 2024-07-04 12:00

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生物混合机器人技术有望成为人形机器人突破的关键点。

6月25日，日本东京大学教授竹内正二(Shoji Takeuchi)实验室团队培育出一款机器人脸，其表面覆盖着一层精致的活体皮肤，皮肤受损后可以自我修复，类似于人类皮肤愈合伤口的方式。

由于能紧紧覆盖在人形机器人上，皮肤可以通过皱褶形成微笑的表情。

据媒体报道，这种皮肤的成分是人类皮肤细胞混合培养物，生长在胶原蛋白模型上，并放置在 3D 打印的树脂基座上制造。

在人体中，皮肤含有相当于人类和其他动物的韧带的物质，这些韧带埋在皮肤下的组织层中，将皮肤固定到位，并赋予皮肤令人难以置信的强度和灵活性。皮肤与骨架通过韧带（由柔韧的胶原蛋白和弹性纤维组成的细小绳索）与下层结构相连。

因此，研究人员模仿了这一结构，在皮肤上制造了微型 V 形穿孔，使其非常立体，然后涂上胶原凝胶定型。

虽然凝胶的粘度通常会阻止它渗入微小的切口，但工程师们在塑料粘合过程中使用了一种水蒸气等离子处理方法，这使皮肤更加亲水，能使胶原蛋白渗入到切口中，并将皮肤与其下层表面紧密结合，就像韧带一样。

该项目的科学家于周二在《细胞报告物理科学》上发表了他们的研究成果，他们相信活皮肤可能是创造具有自愈能力和像人类一样有感觉的机器人的关键一步。

皮肤的天然柔韧性和强大的粘合方法意味着皮肤可以随着机器人的机械部件移动而不会撕裂或剥落，这为人形机器人的面部制造提供了新的方法。

研究人员竹内正二教授对媒体表示：“这种活体皮肤对于需要与人类密切互动的机器人特别有用，例如医疗保健、服务、陪伴的人形机器人都需要类似的功能。而且，这种皮肤的功能对于化妆品行业来说也具有令人惊奇的意义。”

该技术的问题在于，由于缺乏传感功能，以及没有血管供应营养和水分，这种皮肤目前还无法在空气中存活很长时间。为了解决这些问题，团队计划进一步将神经机制和灌注通道整合到皮肤组织中。

该研究团队还计划，未来通过结合汗腺、皮脂腺、毛孔、血管、脂肪和神经，可以创造出更厚、更真实的皮肤。同时，团队认为另一个重要挑战是通过在机器人内部集成复杂的执行器或肌肉，来创造出类似人类的表情，但由于皮肤的亲和性，将触觉和温度检测等感觉功能整合到活体组织中更加可行。

如今，随着人工智能技术和其他进步的发展，已经扩大了机器人所需的应用场景，机器人皮肤所需的功能也开始发生变化，该技术为制造出具有人类愈合能力和感知能力的机器人迈出了关键一步，未来有望产生真正类人的人形机器人。

但专家表示，该技术真正成熟和应用，可能还需要长达 10 年的研究和开发，这需要更多科学家通过持续的努力，将这一愿景变为现实。

期刊参考：

Cell Reports DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.102066

链接传送门：

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00335-7?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2666386424003357%3Fshowall%3Dtrue

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