「以假乱真」的机器人手指，能防水能蜿蜒还能自我修复

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出版于 1968年，而且之后被改编成电影《银翼杀手》的著名科幻作品《仿生人会梦见电子羊吗？》里，但从外观上根本无奈区分人类与仿生人。不只是它，在许多科幻作品里都有过相似的构想：将来也许会泛起与人类在生理上有限接近的机器人。


▲电影《银翼杀手》剧照，图片来自：The Guardian
这类类人机器人的开发在这些年间也始终在继续，好比目前无为机器人制作的硅胶皮肤，能够在一定水平上模仿人类的表面，但很难做到像人的皮肤同样有皱纹等细腻的纹理，而且不足皮肤独有的功用。
但在不久前，东京大学 Shoji Takeuchi 传授的钻研团队开收回了人造皮肤掩盖的机器人手指。乍一看这根机器人手指，可能会让人吓一跳，而后纳闷：「这的确不是真人的手指吗？」


▲图片来自：Shoji Takeuchi
假如会有这些反映，其实正阐明了它的仿生水平的确很高。实际上，这个皮肤模型上掩盖的真皮等效物恰是由人的活细胞（成纤维细胞、角质造成细胞等）和细胞外基质（ECM）水凝胶（胶原蛋白等）制作的。
机器人手指要浸入胶原蛋白和人类真皮成纤维细胞溶液中，这两种次要成份构成皮肤的结缔组织，且这类混合物具有天然膨胀的趋向，手指就像被上了一层「底漆」，也为人类表皮角质造成细胞提供了根底。


▲图片来自：Shoji Takeuchi
这个三关节的机器人手指，除了外观状态与质地非常接近真人皮肤，它的功用也与真人的皮肤相似。好比这个机器人手指像人的手指同样有防水性，而且外表上造成的水滴也能轻松擦掉，这样就可以维护外部的电动马达等部件不被水影响。
不只如斯，它还能像人的手指同样蜷缩和蜿蜒。马达收回的咔哒配上举措和传神的外观，让这个机器人手指看起来更像真的手指同样。


▲图片来自：Shoji Takeuchi
更首要的是，钻研团队本来就是遭到使用水凝胶对深度烧伤皮肤进行医学医治的启示，因此掩盖在机器人手指的真皮等效物还能实现「自我修复」。
钻研人员在测试中将机器人手指上的皮肤特意割下一小片，而后用胶原蛋白片掩盖。胶原蛋白片可以密封伤口，在造就 7 天后，移植的脱细胞胶原片与本来的真皮等效物之间的界限变得隐约，修复后的手指，胶原片与真皮等效物的粘附强度足以接受机械手指重复蜿蜒静止发生的拉伸应变。


▲图片来自：Shoji Takeuchi
固然，这类机器人手指的钻研在寿命和功用化等方面还有许多需求完美之处，好比它不克不及短少来自循环零碎的适量供水和因汗液分泌而局部润湿，目前只能待在有液体的造就基中。因此在真皮内和真皮下方建设灌注通道以摹拟血管来供给水份，以及在皮肤中整合出汗腺体，是将来钻研的首要标的目的。


▲图片来自：Shoji Takeuchi
此外，这类湿造就前提致使电子器件和布线的劣化也要留意。为了进一步进步机器人手指的功用和物理自主性，建设拥有可灌注人工血管网络和生物相容性防水电子装备并存的架构一样是将来首要的重点，不只要放弃活体皮肤的生存才能，还要可以整合电子处置器、机电、传感器、电线、电池、通讯模块等。


▲图片来自：Shoji Takeuchi
不外，这项钻研的冲破也不成否定。这证实了能够间接在机器人四周塑造皮肤组织，让皮肤间接成长在机器人部件上。还让「人造皮肤」有了硅胶皮肤没有的纹理与柔软质地，以及防水、随关节蜿蜒拉伸乃至是自我修复等相似于真人皮肤的外观与功用。
按照钻研团队将来的方案，还想经过参加觉得神经元、毛囊、指甲和汗腺等开发更初级的版本，也想尝试对更大的构造进行掩盖。


▲ 图片来自：Shoji Takeuchi
值得一提的是，这项钻研或许还有一项需求留意。它的钻研目的里提到，类人机器人的部份工作需求相似人类的外观，以进步与人类进行信息替换的效力并唤起人们的喜欢。为了模仿人类的外观，开发拥有传神的人类皮肤色和谐纹理的人形掩盖资料势在必行。
但假以光阴，面对类人机器人，尤为是皮肤与真人如斯接近的机器人，恐怕也避不开「恐惧谷实践」。人类也许喜爱像人的机器人，但这么像的机器人，真的还能让人喜爱吗？