Инженеры усовершенствовали искусственную кожу для роботов будущего

Роботов будущего будут обладать живой кожей, которая сможет восстанавливаться так же, как человеческая. Кожа также будет более реалистичной благодаря новому способу прикрепления ее к скелету робота. Подробности идеи опубликованы 25 июня в журнале Cell Reports Physical Science.

Искусственная кожа выглядит более реалистично, чем синтетические материалы, такие как латекс. Но без правильного подхода к приклеиванию искусственная кожа может отвисать от каркаса робота, вызывая визуальный дискомфорт. Исследователи робототехники ранее пытались решить проблему отвисания искусственной кожи от металлического каркаса, закрепляя ее с помощью "якорей", крючковатых или грибовидных конструкций. Это предотвращает смещение кожи на каркасе робота, но клейкие структуры могут выступать под кожей в виде комков, что ухудшает ее человеческий вид.

В новом исследовании исследователи впервые применили метод, при котором скелет робота содержит крошечные отверстия, в которые из искусственно выращенной кожи можно протянуть v-образные крючки, известные как "анкеры перфорационного типа". Они удерживают искусственную кожу, сохраняя гладкую и эластичную поверхность.

Искусственная кожа наносится поверх робота слоем, обработанным плазмой водяного пара, чтобы сделать ее гидрофильной — другими словами, обеспечить притяжение жидкостей к поверхности.

Это означает, что гель из искусственной кожи проникает глубже в отверстия, чтобы плотнее прилегать к поверхности робота.

Исследователи также сравнили искусственную кожу, нанесенную на поверхность с помощью анкеров на основе перфорации и без них. На поверхностях без крепления кожа сморщилась на целых 84,5% в течение семи дней, по сравнению с 33,6% на поверхности с креплениями толщиной 1 миллиметр. 

Седзи Такеучи, исследователь Института промышленных наук (IIS) Токийского университета, говорит, что еще предстоит предпринять несколько шагов, прежде чем роботы смогут носить кожу по этому методу.

"Во-первых, нам необходимо повысить прочность и долговечность искусственной кожи при нанесении на роботов, особенно за счет решения проблем, связанных с обеспечением питательными веществами и влагой, - сказал он. - Это может включать в себя создание интегрированных кровеносных сосудов или других перфузионных систем внутри кожи".

"Во-вторых, решающее значение имеет повышение механической прочности кожи до уровня натуральной человеческой. Это включает оптимизацию структуры и концентрации коллагена в искусственной коже", - добавил он.

Такеучи также отметил, что для того, чтобы быть действительно функциональной, искусственная кожа в конечном итоге должна передавать сенсорную информацию, такую как температура и прикосновение, а также быть устойчивой к биологическому загрязнению.