全球即时:防水又能自愈伤口?日本为机器人披上“人皮”,仿生技术再升级
2022年6月,日本东京大学研究所的科学家们宣布,他们利用人类皮肤的细胞研制出了一种拥有“活体皮肤”的机器手指,既能防水又能自愈伤口,仿生技术再次升级。
(资料图片)
日本科学家将人体皮肤应用在机器人手上
那么,日本科学家真的为机器人披上“人皮”了吗?为什么他们总是专注于将机器人变得越来越像人呢?
日本仿生机器人的研制
大家印象中的机器人是什么样的?
可能是由金属制成,看起来十分的冰冷坚硬,与人类有着显著的区别,不过它们能够辅助或者帮助我们完成某些工作,为我们服务。
事实上,冷冰冰的外表早已是机器人的过去式了,因为在如今的世界,仿生机器人才是主流趋势。所谓的仿生机器人其实是机器人发展的高级阶段,它们相较于从前,会更像“生物”,甚至拥有人类的某些特征。
仿生机器人相较以往,多了些明显的生物特征
日本算得上是研制此类机器人较早的国家,它们在1973年的时候就开始将宏观仿形和运动仿生放到了机器人研制领域,并且到了本世纪初,就将机电系统和生物性能进行了结合。
在这种情况下,日本的机器人产业发展的越来越好,同时他们制造出来的机器人也与真正的人类越来越相似。比如之前日本曾推出过拥有智能语音功能的“美女机器人”,其外表看起来和人类非常像,若是不凑近看都难以发现端倪。
日本推出的“美女机器人”从外表上看与人类几乎无异
并且,这些机器人的功能也越来越强大,比如能够与人们进行流畅的沟通,可以帮人做家务或者做饭等等。为了满足客户的需求,他们甚至还打算给某些特殊的机器人开发出“怀孕生子”的功能,引发了社会热议。
不少人觉得日本研制的这些机器人,看起来实在是有些“瘆人”,因为它们似乎已经脱离了机器人的范畴。不过,对仿生机器人有着极大兴趣的日本科学家并不在意外界的看法,所以他们甚至打算为机器人披上“人皮”,使其看起来更像人一些。
为了让他们更像人,日本科学家决定为其披上“人皮”
为机器人披上“人皮”
此前日本东京大学的研究团队将他们最新的研究成果,发表在了美国著名期刊《Matter》上。这个研究成果正是一个由人类皮肤包裹的机械手指,创下了全球先例。
资料显示,这个仿生的机械手指是由东京大学的竹内昌治领导研究的,他们利用了人体皮肤的细胞,然后培育出了活体皮肤。在这之后,再让浸泡于培养液中的皮肤细胞自动附着到机械手指的外围,将其包裹起来。
日本仿生机器人手指的表皮是培养液中的活体表皮
对此竹内昌治是这样解释的,“我们的机械手指皮肤模型并不是先培养好完整的皮肤,再包到机械手指外侧,而是直接在机械手指上长出来。 就是因为这样,这层皮肤附着的更完整且牢固。”
有人可能会想,此前日本的仿生机器人也有着光滑细腻的皮肤,这似乎没什么稀奇。但是,那些机器人的皮肤并不是“真实”的,是用硅胶附着的,与此次东京大学制造出来的这个差异很大。
如果说过去仿生机器人的皮肤,是人类使用各种材料仿制出来的,那么东京大学的科学家此次就是直接利用了真正的人类皮肤,让与我们皮肤相同的真皮纤维母细胞长到了由“机械”做成的手指上。
这个表皮是自己长到机器表面的
一般来说,传统的硅胶皮肤可能会在使用的过程中出现磨损,到那时人们就要想办法对其进行修复,可是这个机械手指就不用。因为它上面附着的是真正的皮肤细胞,所以具备一定的生长和自愈能力,这意味着只要伤口不大,它都可以自愈,自愈的时间大约为一周。
除此之外,它还具备防水功能,因为在研制的过程当中,日本科学家们不仅放入了人类真皮纤维细胞,还放入了大量的胶原蛋白。
该手指表皮不仅能生长,还能自愈,防水
研究主导者Takeuchi接受采访的时候曾专门提到,“这项研究的成功在于这种胶原蛋白和成纤维细胞混合物的自然收缩趋势,它们收缩并紧贴手指……这些细胞占皮肤最外层的90%,使机器人具有皮肤般的质地和保湿屏障特性。”
由此可见,人们确实直接让“真皮”包裹住了机械,并且还让其能牢牢的生长在上面,最终与机器人“融为一体”。
真皮与机械真正的融为了一体
而对于这一情况,东京大学的研究团队表示它并不是研究的终点,因为他们希望能够为这个“真皮”赋予更多的功能,比如感觉细胞、汗腺或者毛囊,让其看起来更加的真实。
更不用说,在2020年日本大阪大学的研究团队就曾设计出了一套可以识别触碰的“触觉传感器”,他们称其为“疼痛神经系统”,当其与机器人相连的时候,便会让它们感觉到“疼痛”。
疼痛神经系统能让机器人拥有“痛觉”
如果未来日本将这个触觉传感器和上文中所说的带有真皮的机械手指联结,那么当手指被割破的时候,其主体甚至会做出“缩手”的反应,这简直就和人没什么区别了。
所以,为什么东京大学的科学家们要花费精力为机器人披上“人皮”呢?这算不算是过度仿生了?
这种实验算过度仿生吗?
披上“人皮”的机器人到底有什么用处?
首先,使用人类的皮肤细胞为机器人披上“真皮”,可以减少后续的维护成本。因为“真皮”具有生长的功能,在受到磨损之后它不需要人们的帮助,就能缓慢自愈。不像某些拥有硅胶皮肤的仿生机器人,皮肤受损之后,就需要返厂维修,既费时又费钱。
其次在他们看来,只有将机器人的“仿生”做的愈加逼真,它们在各个领域当中的表现才会更加突出。比如在移植手术、外科整形之类的领域,拥有真正皮肤的机器人,能够更加自如的与客户或者患者进行互动。
如果将仿生技术加入到医疗领域,能增加患者的信心
以家居机器人为例,当其拥有“真皮”之后,对温度的感知将会更加敏感。这样的话,就不存在将滚烫水杯递给人类,但却不知道那种温度会将人们烫伤的情况了。
最后就是这一研究,不一定要运用在“完整机器人”的身上,还可以用来打造义肢,让残疾人拥有更真实的触摸体验。
一旦义肢采用了仿生技术,残疾人士将拥有更逼真的肢体
由此可见,日本专注于为机器人披上“人皮”,是因为在各个领域对其都有需求。至于他们为什么非要将机器人做的越来越像真人,其实也与日本国情有关。
众所周知,日本是世界上老龄化最为严重的国家之一,如今许多孤寡老人都需要得到照顾。
日本社会老龄化在增加
传统的机器人只能帮助老人做某些事情,而仿生机器人则拥有了人的形象,起到了“陪伴”的意义,为他们带去了心灵慰藉。因此,越是像人的机器人,未来在日本的销量可能就会更好,这是符合市场需求的。
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