Новые якоря лица — отверстия, заполненные гелем, — позволяют коже растягиваться в улыбке, не повреждая себя.
Используя живую кожу, ученые создали роботизированное лицо, способное растягивать черты лица в улыбку.
В новой статье, опубликованной во вторник в журнале Отчеты о клетках Физические наукиИсследователи описывают новый метод прикрепления созданной в лаборатории кожи к лицу робота. Полученные результаты не только знаменуют собой прогресс в области роботизированных лицевых технологий — они также могут иметь значение для косметической промышленности и ортопедической хирургии.
«В этом исследовании нам удалось в некоторой степени воспроизвести внешний вид человека, создав лицо с тем же материалом поверхности и структурой, что и у человека», — говорит в заявлении Сёдзи Такеучи, ученый из Токийского университета, который руководил исследованием. Университет.
Исследователи нашли способ связать искусственную ткань кожи со сложными формами гуманоидных роботов. #UTokyoResearch #робототехника #биоинженерия https://t.co/sRfebItIml pic.twitter.com/iM2WSqjM5H
— УТокё | 東京大学 (@UTokyo_News_en) 25 июня 2024 г.
Одной из причин разработки кожных покровов для роботизированных лиц является то, что живая кожа может исцелять себя сама. Неживая кожа роботов может получить царапины или другие повреждения.
Исследовательская группа ранее разработала робота в форме пальца, покрытого искусственной кожной тканью, выращенной в лаборатории. Этот кожный покров был способен восстанавливаться сам. Но лица с их многочисленными контурами представляют собой более сложную поверхность для работы.
Чтобы создать лицо, исследователям нужен был лучший способ соединения кожи с нижней поверхностью. Предыдущие исследования основывались на креплениях, таких как якоря и крючки, но они могли привести к повреждению кожи при движении лица.
В ходе своего исследования ученые представили новую инновацию: V-образные отверстия на лице робота, призванные удерживать кожу на месте. По сути, конструкция функционирует как кожные связки, которые лежат под внешней кожной тканью у животных, придавая ей прочность и структуру.
Они заполнили отверстия коллагеновым гелем и добавили плазменную обработку на основе водяного пара, которая помогла вязкому гелю прилипнуть к подлежащему материалу. Он может прикрепиться к коже сверху, а гель будет служить якорем для ткани.
Это нововведение «представляет собой новый интересный способ» прикрепить мягкий, похожий на кожу материал к твердой поверхности, говорит Кришна Манасви Дигумарти, исследователь мягкой робототехники из Технологического университета Квинсленда в Австралии, который не участвовал в исследовании. АксиосРебекка Фальконер.
«Естественная гибкость кожи и прочный метод сцепления означают, что кожа может перемещаться вместе с механическими компонентами робота, не отрываясь и не отслаиваясь», — говорит Такеучи в своем заявлении.
Роботизированное лицо можно заставить изображать реалистичную, если не жуткую, улыбку, прежде чем оно вернется к своей первоначальной форме. Исследователи также прикрепили живую кожу к стационарной 3D-модели лица, используя те же V-образные перфорации.
Команда прикрепила живую кожу к движущемуся роботу (справа) и стационарную 3D-модель лица (слева).
Дигумарти рассказывает Аксиос ему бы хотелось увидеть испытание долговечности материала с течением времени. «Есть ли износ якорей?» — говорит он изданию. «Он отслаивается после 1000 улыбок или может продержаться миллион улыбок?»
Несмотря на это, кожа все еще должна преодолеть другие препятствия, прежде чем ее можно будет практически использовать в роботах.
«Отсутствие сенсорных функций и отсутствие кровеносных сосудов для снабжения питательными веществами и влагой означает, что он не может долго выживать в воздухе», — говорит Мичио Каваи, соавтор исследования и биоинженер из Гарвардского университета. Новый учёныйДжеймс Вудфорд. «Чтобы решить эти проблемы, необходимо включить нейронные механизмы и каналы перфузии в кожную ткань».
Такеучи рассказывает Живая наукаРори Батгейт, что «повышение механической прочности кожи до уровня естественной человеческой кожи имеет решающее значение. Это предполагает оптимизацию структуры и концентрации коллагена в культивируемой коже».
«Еще одна важная задача — создание человеческих выражений лица путем интеграции сложных приводов или мышц внутри робота», — добавляет Такеучи в своем заявлении.
Помимо последствий для мягкой робототехники, команда надеется, что модель можно будет использовать для улучшения понимания учеными процесса образования морщин или в качестве инструмента для обучения пластических хирургов. По словам исследователей, роботизированное лицо может также оказаться полезным в исследованиях старения кожи, косметики, хирургических процедур и многого другого.
