ساخت پوست زنده‌ای که اجازه می‌دهد «ربات‌ها» لبخند بزنند

فرادید| ترکیبی از سلول‌های کشت‌شده و سیلیکون می‌تواند به لطف خاصیت ارتجاعی واقعی پوست، در آینده به ربات‌ها کمک کند ظاهری شبیه‌تر به انسان داشته باشند. این ربات‌ها می‌توانند مانند ما هم لبخند بزنند. 

به گزارش فرادید، ربات‌های آینده می‌توانند پوستی واقعی داشته باشند که خودش را ترمیم می‌کند، درست به روشی که پوست انسان بهبود می‌یابد. این پیشرفت به لطف رویکرد جدیدی حاصل شده که شامل سلول‌های پوستی کشت‌شده می‌شود. 

به گفته محققان، این پوست به لطف روش جدیدی برای اتصال آن به اسکلت ربات و همچنین این واقعیت که می‌تواند هر گونه بریدگی یا خراش را ترمیم کند، زنده‌تر به نظر می‌رسد. محققان یافته‌هایشان را روز ۲۵ ژوئن در مجله Cell Reports Physical Science منتشر کردند. 

پوست مصنوعی مدت‌هاست راهی برای شبیه‌تر کردن ربات‌ها به انسانها تعریف شده و به نظر می‌رسد پوست کشت‌شده نسبت به مواد مصنوعی مانند لاتکس زنده‌تر به نظر می‌رسد. اما بدون استفاده از چسب مناسب، پوست مصنوعی می‌تواند به شکل آشفته‌ای از قاب ربات جدا شود. 

محققان روباتیک پیش از این سعی کرده‌اند مشکل افتادگی پوست مصنوعی از فریم فلزی آن را با چسباندن پوست توسط قلابها یا ساختارهای قارچ‌مانند حل کنند. این روش‌ها مانع از جابجایی پوست در بالای قاب ربات می‌شود، اما ساختارهای چسبنده می‌توانند به صورت توده‌هایی در زیر پوست ظاهر شوند و ظاهر انسان‌مانند آن رامخدوش کنند.

محققان در مطالعه جدید، پیشگام روشی شدند که به موجب آن اسکلت ربات حاوی سوراخ‌های ریزی است که درون آن‌ها، پوست رشدیافته مصنوعی می‌تواند قلاب‌های v شکلی به نام «قلاب‌های سوراخ‌دار» را گسترش دهد. این روش پوست مصنوعی را به ربات چسبانده و در عین حال سطح صاف و انعطاف‌پذیری دارد. 

زنده‌تر کردن پوست روباتیک

پوست مصنوعی بالای رباتی قرار می‌گیرد که با پلاسمای بخار آب نگهداری شده تا آب دوست شود، یا اطمینان حاصل شود مایعات جذب سطح میشوند. این به آن معناست که ژل پوست کشت‌شده، عمیق‌تر به داخل سوراخ‌ها کشیده می‌شود تا بیشتر به سطح ربات بچسبد. 

یکی از مهمترین مزایای پوست جدید اینست که به ربات‌ها اجازه می‌دهد در کنار انسان‌ها بدون تجربه ساییدگی بی‌مورد کار کنند. پارگی‌های کوچک یا آسیب‌های مشابه را می‌توان بدون نیاز به تعمیر دستی روبات‌ها ترمیم کرد. با این حال، آن‌ها سرعت بهبود پوست مصنوعی پس از آسیب دیدگی را اندازه‌گیری نکردند. 

در یک ارائه عملی، محققان نحوه تغییر پوست هنگام لبخند زدن انسان را بازسازی کردند. این بازسازی شامل متصل کردن پوست مصنوعی به صورت روباتیک با یک لایه کشیدنی از سیلیکون در زیر آن میشد. این روش منجر به باد کردن گونه‌ها می‌شود، چرا که ماهیچه‌ها سفت می‌شوند و سبب می‌شوند پوست در هر دو گوشه دهان به سمت بالا فشار آورد. با قلاب‌های سوراخ‌دار، پوست می‌تواند بدون هیچ پیچ یا قلاب بیرون زده‌ای به شکل یکپارچه با قالب سه‌بعدی صورت منطبق شود. 

افزون بر این، محققان پوست مصنوعی اعمال شده روی یک سطح با و بدون قلاب‌های مبتنی بر سوراخ را مقایسه کردند. روی سطوح بدون قلاب، پوست در طول هفت روز تا ۸۴.۵ درصد کوچک شد، در حالی که این میزان در سطحی با قلاب‌های ۱ میلی‌متری، ۳۳.۶ درصد بود. انقباض پوست روی ربات، پوست را از قاب داخلی ربات جدا می‌کند و ظاهر واقعی آن را از بین می‌برد و به طور بالقوه سبب آسیب رساندن به لایه پوست می‌شود. پوست روی سطوحی با قلاب‌های بزرگ‌تر ۳ میلی‌متری و ۵ میلی‌متری، حتی طولانی‌تر دوام آورد (به ترتیب ۲۶.۴ و ۳۲.۲ درصد). 

پوست مصنوعی مدت‌هاست به عنوان راهی برای شبیه‌تر کردن ربات‌ها به انسان تعریف شده و پوست پرورش‌یافته نسبت به مواد مصنوعی مانند لاتکس زنده‌تر به نظر می‌رسد

مسیر ساخت اندرویدهای انسان مانند

شوجی تاکوچی، محقق این مطالعه در مؤسسه علوم صنعتی (IIS)، دانشگاه توکیو، به لایو سایِنس گفت است پیش از اینکه روبات‌ها با استفاده از روش‌های این تیم بتوانند پوست داشته باشند، هنوز چندین مرحله باید انجام شود. 

«نخست، باید دوام و ماندگاری پوست کشت‌شده را هنگام استفاده روی ربات‌ها افزایش دهیم، به ویژه با پرداختن به مسائل مربوط به تامین مواد مغذی و رطوبت پوست. این کار شامل ایجاد عروق خونی یکپارچه یا سایر سیستم‌های خون‌رسانی در پوست می‌شود.» 

«ثانیاً، بهبود قدرت مکانیکی پوست برای مطابقت با پوست طبیعی انسان بسیار مهم است. این ویژگی شامل بهینه‌سازی ساختار کلاژن و غلظت در پوست کشت‌شده می‌شود.» 

تاکوچی خاطرنشان کرد برای اینکه پوست مصنوعی واقعاً کاربردی باشد، در نهایت باید اطلاعات حسی مانند دما و لمس را به هر روباتی که آن را پوشیده منتقل کند و همچنین در برابر آلودگی‌های بیولوژیکی مقاوم باشد. 

دانشمندان گفته‌اند تحقیقات در این زمینه می‌تواند درک ما را از چگونگی انتقال احساسات توسط عضلات صورت افزایش دهد، موضوعی که به نوبه خود می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌هایی در جراحی برای درمان بیماری‌هایی مانند فلج صورت یا گسترش قابلیت‌های جراحی زیبایی و ارتوپدی شود. درک بهتر چسبندگی پوست می‌تواند از نیاز به سوراخ‌های V شکل در فریم‌های رباتی آینده جلوگیری کند.

مترجم: زهرا ذوالقدر