Od bohaterów akcji po złoczyńców, biohybrydowe roboty wykonane z żywych i sztucznych materiałów były w centrum wielu fantazji sci-fi, inspirując dzisiejsze innowacje w dziedzinie robotyki. Jeszcze długa droga do tego, by człekopodobne roboty chodziły wśród nas w życiu codziennym, ale naukowcy z Japonii przybliżają nas o krok, tworząc żywą ludzką skórę na robotach. Opracowana metoda, zaprezentowana 9 czerwca w czasopiśmie Matter, nie tylko nadała robotycznemu palcowi teksturę przypominającą skórę, ale także funkcje hydrofobowe i samoregenerujące.
„Palec wygląda na lekko 'spocony’ prosto z podłoża hodowlanego” – mówi pierwszy autor Shoji Takeuchi, profesor na Uniwersytecie Tokijskim w Japonii. „Ponieważ palec jest napędzany przez silnik elektryczny, interesujące jest również słyszeć klikające dźwięki silnika w harmonii z palcem, który wygląda jak prawdziwy”.
Wyglądanie „prawdziwie” jak człowiek jest jednym z głównych priorytetów dla robotów humanoidalnych, które często mają za zadanie wchodzić w interakcje z ludźmi w opiece zdrowotnej i przemyśle usługowym. Wygląd przypominający człowieka może poprawić efektywność komunikacji i wywołać sympatię. Chociaż obecnie produkowana silikonowa skóra dla robotów może naśladować ludzki wygląd, to jednak nie sprawdza się w przypadku delikatnych tekstur, takich jak zmarszczki, i nie posiada funkcji specyficznych dla skóry. Próby wytworzenia żywych płatów skóry do pokrycia robotów również zakończyły się ograniczonym sukcesem, ponieważ dopasowanie ich do dynamicznych obiektów o nierównych powierzchniach stanowi wyzwanie.
„W przypadku tej metody, trzeba mieć ręce wykwalifikowanego rzemieślnika, który potrafi wycinać i dopasowywać arkusze skóry”, mówi Takeuchi. „Aby skutecznie pokryć powierzchnie komórkami skóry, ustanowiliśmy metodę formowania tkanek, aby bezpośrednio formować tkankę skórną wokół robota, co zaowocowało bezproblemowym pokryciem skóry na palcu robota”.
Aby wykonać skórę, zespół najpierw zanurzył palec robota w cylindrze wypełnionym roztworem kolagenu i ludzkich fibroblastów skórnych, dwóch głównych składników tworzących tkanki łączne skóry. Takeuchi twierdzi, że sukces badania polega na naturalnej tendencji do kurczenia się mieszaniny kolagenu i fibroblastów, która skurczyła się i ściśle dopasowała do palca. Niczym podkład pod farbę, warstwa ta stanowiła jednolitą podstawę dla następnej warstwy komórek – ludzkich keratynocytów naskórka – do przyklejenia. Komórki te stanowią 90% najbardziej zewnętrznej warstwy skóry, nadając robotowi teksturę przypominającą skórę i właściwości barierowe zatrzymujące wilgoć.
Wyprodukowana skóra była wystarczająco wytrzymała i elastyczna, aby wytrzymać dynamiczne ruchy, gdy palec robota wyginał się i rozciągał. Najbardziej zewnętrzna warstwa była na tyle gruba, że można ją było podnieść pęsetą i odpychała wodę, co zapewniało różne korzyści przy wykonywaniu konkretnych zadań, takich jak obsługa naładowanego elektrostatycznie maleńkiego styropianu, materiału często używanego do pakowania. W przypadku zranienia, spreparowana skóra mogła nawet ulec samoregeneracji, tak jak u ludzi, za pomocą kolagenowego bandaża, który stopniowo wrastał w skórę i wytrzymywał powtarzające się ruchy stawów.
