日本科學家為機器人披上“人皮”，防水又能自愈傷口，科技感滿滿

作者｜fanfan

來源｜極果編輯部

一直以來，機器人的研究都是在思考如何跟人更像。

從目前研究進程來看，現有類人機器人在肢體動作、面部表情方面已經十分接近真人，但就是外形還有些“粗糙”。

這裡並非指五官、四肢的完整度，而是皮膚的質感。

現有類人機器人幾乎都是用硅膠皮膚來塑造外衣，這種硅膠材質在皺紋等細膩紋理方面做得不夠，也缺乏皮膚特有的功能，如出汗等，可以說“只能遠觀、不可細看”！

為了讓機器人看起來更加逼真細緻，有一群日本科學家開始着手研究。

近日，日本東京大學的科學家在Matter雜誌上宣布，他們展示了一種塗有“活體皮膚”的機器人手指，也就是由真實的、活體的人類細胞製成的皮膚原型，該皮膚不僅有真人皮膚般的紋理，而且“受傷”後還能自愈。

老實說，這還是極果君第一次聽說用真人皮膚來塑造機器人，簡直腦洞大開。研究人員表示這種新的設計合成或許可如同人體蠟像一樣，可以打造出更加真實的人類機器人！

眾所周知，人的皮膚是覆在人體的表層，直接與外界環境相接觸的組織，由表皮和真皮緊密結合而成，其中表皮角質形成細胞佔據90%，具有保護、感覺、分泌、排泄、呼吸等功能。

要想完美的模仿人類皮膚，首先就要從材料下手。東京大學教授Shoji Takeuchi在一份聲明中表示：“我認為活體皮膚是賦予機器人生物外觀和觸覺的最終解決方案，因為它與覆蓋動物身體的材料完全相同。”

在 Shoji Takeuchi 教授的領導下，研究團隊首先建立了一個由電機驅動的鉸接式機器人手指，能夠像人類的手指一樣彎曲和伸直。

手指原型完成後，就到了最重要的一步——皮膚製作。

要想模擬出接近人類的“假皮膚”，普通硅膠自然是不行的，它缺乏人類皮膚的質感，為了製作更逼真的皮膚，研究團隊建立了一種組織成型方法，直接在機器人周圍用皮膚細胞覆蓋表面，塑造皮膚組織。

首先，研究人員先將機器人手指浸入一個裝有膠原蛋白和人真皮成纖維細胞的圓柱模具中，這兩種物質是構成皮膚結締組織的主要成分。膠原蛋白和成纖維細胞混合物自然收縮，最終緊密粘附在手指上，形成一層類似於真皮的層。

接着，研究小組將另一種被稱為角質形成細胞的人類皮膚細胞倒在手指上，以重建人類皮膚的上層，即表皮。這些細胞占皮膚最外層的90%，使機器人手指的皮膚具有人類皮膚的質地和保濕屏障特性。

兩周後，研究人員檢測該皮膚，發現其厚度與人類皮膚相當。並且皮膚表面有足夠的強度和彈性，能夠隨着手指的彎曲和拉伸而不破裂。由於手指由電動機驅動，因此在彎曲過程中還能聽到電機的咔嗒聲。

Takeuchi 表示，這些皮膚會像正常皮膚一樣起皺，比硅膠要逼真得多，並且由於它是由真正的皮膚細胞製成的，所以，它還具有防水性，以及自我修復的能力。

研究人員做了一個測試，當用尖銳物在機器人手指上劃一個小切口後，只要用膠原蛋白繃帶及時覆蓋上去，皮膚的成纖維細胞會在一周內，將繃帶與皮膚的其餘部分融合在一起。有點咱們受傷了貼創口貼，促進傷口癒合的效果。

最終，實驗結果連Takeuchi都不由讚歎道，我們對皮膚組織與機器人表面的契合度感到震驚！

由此可見，該皮膚已經比較完美了，但若說商用還不行。

我們人類皮膚是活體系統的一部分，有營養供應有新陳代謝，是一套完整的生物系統。而此次日本團隊研發的這個人皮皮膚，用的是活體細胞組織，也要有對應的營養和代謝，也就是說，該皮膚需要經常浸泡在營養成分中，不然就無法長期生存。

另外，該皮膚沒有血管來補充水分，在一段時間後會開始變干。針對這個問題，Takeuchi表示，未來有可能在皮膚中加入人造血管保持皮膚的水分，同時他們還考慮在現有皮膚中加入更複雜的功能結構，例如毛囊、汗腺等，使其更加逼真。

研究團隊還想通過添加黑色素細胞來製造不同的皮膚膚色，甚至計劃為整個機器人塗上活體皮膚。該團隊甚至暗示，他們的活體皮膚有朝一日可能會深入到仿人機器人構造的心理層面：增加感覺神經元。如此，機器人與人類的差距將再縮減一大步。

看到如此神奇的“法術”後，網友也坐不住了，紛紛表示這簡直是現實版的畫皮，甚至還有人大膽預測，這樣發展下去，未來某一天失去四肢的人是不是就可以斷臂再生了。就極果君個人而言，這項技術未來會進展到哪一步咱也不知道，但這類研究的應用場景還是挺廣泛的，比如更逼真的假肢，醫療治療，更好協作人類等。

儘管目前該團隊的研究仍處於早期階段，之後可能會有各種各樣的難題，但不可否認，這可能是下一代機器人技術向前邁出的有希望的一步。就是...未來真正商用落地的時候，咱估計也一把年紀了。