Οι ερευνητές πρωτοστάτησαν σε μια μέθοδο που περιλαμβάνει την έγχυση τεχνητά αναπτυγμένου δέρματος σε μικροσκοπικές τρύπες στον σκελετό ενός ρομπότ, έτσι ώστε το δέρμα να μπορεί να επεκτείνει γάντζους σε σχήμα V, γνωστά ως “άγκυρες τύπου διάτρησης” και να προσκολληθεί στην επιφάνεια χωρίς να γέρνει.
Τα ρομπότ του μέλλοντος θα μπορούσαν να τυλιχτούν με “ζωντανό” δέρμα που μπορεί να επιδιορθωθεί, με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο που θεραπεύεται το ανθρώπινο δέρμα, χάρη σε μια νέα προσέγγιση που περιλαμβάνει καλλιεργημένα κύτταρα δέρματος.
Το δέρμα θα φαίνεται επίσης πιο ζωντανό χάρη σε έναν νέο τρόπο προσάρτησής του στον σκελετό του ρομπότ, καθώς και στο γεγονός ότι μπορεί να επιδιορθώσει μόνο του τυχόν κοψίματα ή γρατζουνιές, είπαν οι ερευνητές.
Το τεχνητό δέρμα έχει διαφημιστεί εδώ και καιρό ως ένας τρόπος να κάνουν τα ρομπότ να φαίνονται πιο ανθρώπινα – και το καλλιεργημένο δέρμα φαίνεται πιο ζωντανό από τα συνθετικά υλικά όπως το λατέξ. Αλλά χωρίς το σωστό είδος κολλητικής προσέγγισης, το τεχνητό δέρμα μπορεί να κρεμάσει από το πλαίσιο ενός ρομπότ με οπτικά ενοχλητικό τρόπο.
Οι ερευνητές της ρομποτικής έχουν προσπαθήσει στο παρελθόν να λύσουν το πρόβλημα της χαλάρωσης του τεχνητού δέρματος από το μεταλλικό πλαίσιο, στερεώνοντάς το με «άγκυρες», αγκυλωτές δομές ή δομές σε σχήμα μανιταριού . Αυτό εμποδίζει το δέρμα να μετακινηθεί γύρω από το πλαίσιο του ρομπότ, αλλά οι αυτοκόλλητες δομές μπορούν να προεξέχουν ως σβώλους κάτω από το δέρμα – θέτοντας σε κίνδυνο την ανθρώπινη εμφάνισή του.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές πρωτοστάτησαν σε μια μέθοδο σύμφωνα με την οποία ο σκελετός του ρομπότ περιέχει μικροσκοπικές τρύπες στις οποίες το τεχνητά αναπτυσσόμενο δέρμα μπορεί να επεκτείνει άγκιστρα σε σχήμα V, γνωστά ως «άγκυρες τύπου διάτρησης». Αυτά κρατούν το τεχνητό δέρμα κολλημένο στο ρομπότ διατηρώντας παράλληλα μια λεία και εύκαμπτη επιφάνεια.
Κάνοντας το ρομποτικό δέρμα πιο ζωντανό
Το τεχνητό δέρμα τοποθετείται πάνω από ένα ρομπότ που έχει υποστεί επεξεργασία με πλάσμα υδρατμών για να γίνει υδρόφιλο – με άλλα λόγια, για να διασφαλιστεί ότι τα υγρά έλκονται στην επιφάνεια. Αυτό σημαίνει ότι το τζελ του καλλιεργημένου δέρματος τραβιέται βαθύτερα στις τρύπες για να προσκολληθεί πιο κοντά στην επιφάνεια του ρομπότ.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτού του νέου δέρματος είναι ότι θα επέτρεπε στα ρομπότ να λειτουργούν δίπλα σε ανθρώπους χωρίς να αντιμετωπίζουν αδικαιολόγητη φθορά. Μικρά σκισίματα ή παρόμοιες παραμορφώσεις θα μπορούσαν να επισκευαστούν χωρίς να χρειάζεται να επισκευαστούν χειροκίνητα τα ρομπότ, είπε η ομάδα. Ωστόσο, δεν μέτρησαν πόσο γρήγορα επουλώθηκε το τεχνητό δέρμα μετά από βλάβη.
Σε μια επίδειξη, οι ερευνητές αναδημιούργησαν τον τρόπο που αλλάζει το δέρμα όταν ένας άνθρωπος χαμογελά. Αυτό περιλάμβανε τη σύνδεση του τεχνητού δέρματος με το ρομποτικό πρόσωπο με ένα συρόμενο στρώμα σιλικόνης από κάτω. Αυτό οδηγεί σε «φουσκώματα των μάγουλων», καθώς οι μύες σφίγγονται και αναγκάζουν το δέρμα να σπρώξει προς τα πάνω σε κάθε γωνία του στόματος. Με τις αγκυρώσεις διάτρησης, το δέρμα μπορούσε να ταιριάζει άψογα στο τρισδιάστατο καλούπι ενός προσώπου, χωρίς προεξέχοντα μπουλόνια ή γάντζους.
Οι ερευνητές συνέκριναν επίσης το τεχνητό δέρμα που εφαρμόζεται σε μια επιφάνεια με και χωρίς τις άγκυρες που βασίζονται σε διάτρηση. Σε επιφάνειες χωρίς άγκυρα, το δέρμα συρρικνώθηκε έως και 84,5% κατά τη διάρκεια των επτά ημερών, σε σύγκριση με 33,6% σε μια επιφάνεια με άγκυρες 0,04 ιντσών (1 χιλιοστό). Η σύσπαση του δέρματος σε ένα ρομπότ θα χώριζε το δέρμα από το εσωτερικό πλαίσιο του ρομπότ, καταστρέφοντας τη ζωντανή εμφάνισή του και ενδεχομένως προκαλώντας βλάβη στο στρώμα του δέρματος. Το δέρμα σε επιφάνειες με μεγαλύτερες αγκυρώσεις 0,1 ιντσών (3 mm) και 0,2 ιντσών (5 mm) διήρκεσε ακόμη περισσότερο, σε 26,4% και 32,2% αντίστοιχα).
Ο Shoji Takeuchi, ερευνητής στη μελέτη στο Ινστιτούτο Βιομηχανικής Επιστήμης (IIS), του Πανεπιστημίου του Τόκιο, είπε στο Live Science ότι θα πρέπει να γίνουν αρκετά βήματα προτού τα ρομπότ είναι πιθανό να φορούν δέρμα χρησιμοποιώντας τις μεθόδους της ομάδας.
«Πρώτον, πρέπει να ενισχύσουμε την ανθεκτικότητα και τη μακροζωία του καλλιεργημένου δέρματος όταν εφαρμόζεται σε ρομπότ, ιδιαίτερα αντιμετωπίζοντας ζητήματα που σχετίζονται με την παροχή θρεπτικών ουσιών και υγρασίας», είπε. «Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει την ανάπτυξη ολοκληρωμένων αιμοφόρων αγγείων ή άλλων συστημάτων αιμάτωσης μέσα στο δέρμα».
“Δεύτερον, η βελτίωση της μηχανικής αντοχής του δέρματος ώστε να ταιριάζει με αυτή του φυσικού ανθρώπινου δέρματος είναι ζωτικής σημασίας. Αυτό περιλαμβάνει τη βελτιστοποίηση της δομής και της συγκέντρωσης του κολλαγόνου εντός του καλλιεργημένου δέρματος.”
Ο Takeuchi σημείωσε επίσης ότι για να είναι πραγματικά λειτουργικό, το τεχνητό δέρμα θα πρέπει τελικά να μεταφέρει αισθητηριακές πληροφορίες όπως η θερμοκρασία και η αφή σε οποιοδήποτε ρομπότ που το φοράει, καθώς και να είναι ανθεκτικό στη βιολογική μόλυνση.
Οι επιστήμονες είπαν ότι η έρευνα στο πεδίο θα μπορούσε να βελτιώσει την κατανόησή μας για το πώς οι μύες του προσώπου μεταδίδουν συναίσθημα – το οποίο θα μπορούσε, με τη σειρά του, να οδηγήσει σε ανακαλύψεις στη χειρουργική επέμβαση για τη θεραπεία καταστάσεων όπως η παράλυση προσώπου ή να επεκτείνει τις δυνατότητες των καλλυντικών και της ορθοπεδικής χειρουργικής. Η καλύτερη κατανόηση της πρόσφυσης του δέρματος θα μπορούσε επίσης να αποτρέψει την ανάγκη τυχόν οπών σε σχήμα v σε μελλοντικά ρομποτικά πλαίσια.
Δείτε ΦΩΤΟ ΕΔΩ
photo: freepik
