محققان در دانشگاه توکیو با گام‌های مهمی در زمینه فناوری رباتیک با جدیدترین پیشرفت خود در توسعه پوست مصنوعی، پیشرفت‌های قابل توجهی کرده‌اند. این تیم از ساختارهای رباطی انسان الهام گرفته و از پیشرفت‌های مهمی در اتصال پوست زنده به سطوح رباتی، از طریق آنکورهای سوراخ‌دار برای بهبود بیان چهره و تعامل با انسان‌ها استفاده موثر نموده‌اند.
پوست زنده تجربی که در محیط آزمایشگاه کشته شده، توانایی تعمیر خودشی و ساختار انعطاف‌پذیر و شبیه به کاراکترهای زیستی پوست انسان را با مسلط کردن بر توانایی تعمیر خودشی ارائه می‌دهد. کاربرد این پوست نوآورانه بر روی ربات‌ها باعث ایجاد بیان چهره‌های واقع‌گرایانه‌تر می‌شود و در نهایت طبیعی‌تر کردن و افزایش کارآمدی تعاملات انسان-ربات را فراهم می‌سازد.
با نوآوری در فرایند اتصال پوست، محققان آنکورهای سوراخ‌دار متشکل از اصلی‌های کلاژن و الاستین را طراحی نموده‌اند که به یاد رباط‌های انسانی حیاتی برای آنکور کردن پوست به بافت‌های زیرین است. اگرچه پروتوتایپ بیشتر به شیرینی ژلات شبیه است تا چهره انسانی، اما راهی را برای ایجاد ربات‌های انسان‌نمای با پوست خودترمیم کننده می‌باشد.
این روش جدید که در ژورنال Cell Reports Physical Science شرح داده شده است، در چسباندن پوست مصنوعی به سطوح پیچیده، منحنی و حتی حرکتی عملکرد برتری دارد. با سوراخ‌کاری سوراخ‌های کوچک بر روی سطح ربات و استفاده از ژل کلاژن به همراه یک لایه پوست مصنوعی، ژل سوراخ‌ها را پر کرده و پوست را به روی ربات ثابت می‌کند و ساختاری مشابه رباط‌های انسانی فراهم می‌کند.
محقق مسئول، استاد شوجی تاکوچی توضیح داد: “با تقلید از ساختارهای رباطی پوست انسان و استفاده از سوراخ‌های V- شکل طراحی شده خاص، راهی برای اتصال پوست به ساختارهای پیچیده یافته‌ایم.” انواع آزمایشات، مانند درمان پلاسما برای تقویت نفوذ کلاژن و آزمون‌های تنش برای ارزیابی اثربخشی آنکورها در توسعۀ پوست رباتیک، کارایی و قدرت آنها را نشان داده است.
تازه‌ترین پیشرفت‌های انقلابی در توسعه پوست رباتیک فاش شدند
محققان دانشگاه توکیو نه تنها افق‌های فناوری رباتیک را گسترش می‌دهند بلکه مرزهای آنچه پوست مصنوعی می‌تواند به دست آورد را نیز گسترش می‌دهند. در حالی که بر روی اتصال پوست زنده به سطوح رباتیک با استفاده از آنکورهای سوراخ‌دار تمرکز داشت، پیشرفت‌های قابل توجه دیگری در این حوزه وجود دارد که شایسته توجه هستند.
سوالات اساسی:
1. چه ویژگی‌های دوام بلند مدت و نیازهای نگهداری پوست رباتیک با مؤلفه‌های زنده هستند؟
2. چطور پیشرفت‌های در توسعه پوست رباتیک بر آینده پروتزها و رباتیک پزشکی تاثیر می‌گذارد؟
3. آیا توجهات اخلاقی در ارتباط با ادغام بافت‌های زنده به سیستم‌های رباتیک وجود دارد؟
اطلاعات اضافی:
فراتر از تقلید ساختاری از رباط‌های انسانی، رویکرد نوآورانه ای که توسط محققان انتخاب شده است شامل عناصر بیومهندسی شده است که عملکرد و واقعیت پوست روباتیک را افزایش می‌دهند. این عناصر شامل مولکول‌های بیوفعال است که ادغام بافت و فناوری حسگر برای تعاملات پاسخگو می‌باشند.
چالش‌ها:
یکی از چالش‌های اصلی در ادغام پوست زنده به ربات‌ها نیاز به اطمینان از محیط پایدار برای رشد سلول‌های زنده در طول دوره‌های زمانی بلند مدت است. به علاوه، خطر پاسخ‌های ایمنی یا رد کردن به پوست مصنوعی، مانعی در رسیدن به ادغام بدون درز با ربات می‌باشد.
مزایا و معایب:
مزایای ادغام پوست زنده به سیستم‌های رباتیک شامل افزایش حساسیت لمسی، بهبود قابلیت تطبیق با تغییرات محیطی و بهسازی زیبایی برای تعاملات زیباتر می‌باشد. با این وجود، معایبی چون پیچیدگی نگهداری، دامنه مشکلات اخلاقی و هزینه‌های تولید ممکن است در مسیر پذیرش گسترده این فناوری قرار گیرند.
در نتیجه، حوزۀ توسعه پوست رباتیک به سرعت در حال تحول است و هر پیشرفتی منجر به باز کردن امکانات و چالش‌های جدید شده و. با حل سوالات اساسی، کسب آن چالش‌ها و ارزیابی مزایا و معایب، محققان با هدف انقلابی کردن تعاملات انسان-ربات از طریق ادغام بی‌درز بافت‌های زنده به سیستم‌های رباتیک، عمل می‌نمایند.
برای بررسی بیشتر از آخرین پیشرفت‌ها و تحقیقات در حوزه فناوری رباتیک، به وب‌سایت رسمی دانشگاه توکیو مراجعه نمایید.