محققان دانشگاه توکیو با پیشرفت قابل توجهی که در زمینه فناوری رباتیک با آخرین پیشرفت‌هایشان در توسعه پوست مصنوعی داشته‌اند، گام‌های مهمی برداشته‌اند. از ساختارهای رباطی انسان الهام گرفته، تیم از قلاب‌های سوراخ‌دار استفاده کرده تا پوست زنده را به سطوح مختلفی از ربات‌ها به صورت کارآمد متصل کرده و ابرازات صورتی را بهبود داده و تعاملات با انسان‌ها را ارتقاء بخشد.
پوست زنده تجربی، که در محیط آزمایشگاه کشت می‌شود، صفات زیستی پوست انسان را با ویژگی‌های بازتولید خودکار و ساختار نرم و انعطاف‌پذیرش هم‌نما کرده است. اعمال این پوست نوآورانه بر ربات‌ها منجر به ابرازات صورتی با اصالت بیشتر می‌شود، که در نهایت باعث افزایش طبیعت‌گرایی و کارایی تعاملات انسان-ربات می‌شود.
با نوآوری در روش تعلق پوست، محققان، قلاب‌های سوراخ‌دار ترکیب‌شده از کلاژن و الاستین را طراحی کرده‌اند، که یادآور رباط‌های انسانی ضروری برای متصل کردن پوست به بافت‌های زیرین هستند. اگرچه نمونه آزمایشی شاید بیشتر به یک شیرینی ژله‌ای شبیه شود تا یک صورت انسانی، اما راه را برای ایجاد ربات‌های انسان‌نما با پوست خودنوازی‌کننده می‌پیماید.
این روش جدید که در مجله Cell Reports Physical Science شرح داده شده است، در چسباندن پوست مصنوعی به سطوح پیچیده، منحنی و حتی حرکتی به خوبی عمل نموده است. با سوراخ‌کاری‌های کوچک بر روی سطح ربات و استفاده از ژل کلاژن همراه با لایه پوست مصنوعی، ژل درون سوراخ‌ها را پر کرده و پوست را روی ربات محکم می‌کند، ساختار رباط‌های انسانی را تقلید می‌کند.
در این مطلب، پژوهشگران با نام اصلی پروفسور شوجی تاکوچی، اظهار نمودند: “با تقلید از ساختارهای رباطی پوست انسان و استفاده از سوراخ‌های V-شکل ویژه‌تر تصمیم گرفتیم راهی برای اتصال پوست به ساختارهای پیچیده پیدا کنیم.” آزمایش‌های مختلف نظیر درمان پلاسما برای افزایش نفوذ کلاژن و آزمون‌های تنش برای ارزیابی کارایی قلاب‌های سوراخ‌دار در توسعه پوست رباتیک، کارآمدی و قدرت این قلاب‌ها را نشان داده است.
پیشرفت‌های انقلابی در توسعه پوست رباتیک فاش شده
محققان دانشگاه توکیو نه تنها افق‌های فناوری رباتیک را گسترش می‌دهند بلکه محدودیت‌هایی را که پوست مصنوعی می‌تواند به دست آورد نیز آزمایش می‌کنند. در حالی که پیشرفت‌های آخرین در تمرکز بر اتصال پوست زنده به سطوح رباتیک با استفاده از قلاب‌های سوراخ‌دار بود، پیشرفت‌های قابل توجه دیگری در این حوزه وجود دارند که ارزش توجه را دارند.
سوالات کلیدی:
۱. چه نیازمندی‌های بلند‌مدت دوام و نگهداری پوست رباتیک با اجزاء زنده وجود دارد؟
۲. چگونگی تأثیرات پیشرفت‌های توسعه پوست رباتیک بر آینده پروتزها و رباتیک پزشکی است؟
۳. آیا ملاحظات اخلاقی اطراف ادغام بافت‌های زنده در سیستم‌های رباتیک وجود دارد؟
حقایق اضافی:
تازه‌ای که محققان از تقلید از ساختار رباطی انسانی انجام داده‌اند، به‌روزترین رویکردی است که المان‌های توسعه‌یافته زیست فنی را که کارایی و واقع‌بینی پوست رباتیک را ارتقاء می‌دهند، دربرمی‌گیرد. این عوامل شامل مولکول‌های بیولوژیکی است که یکپارچگی بافت‌ها را ترویج می‌دهند و فناوری‌های حسگر برای تعاملات واکنشگرا می‌باشند.
چالش‌ها:
یکی از چالش‌های اساسی مربوط به ادغام پوست زنده بر ربات‌ها نیاز به اطمینان از محیط پایدار برای رشد سلول‌های زنده به مدت‌های طولانی است. به علاوه، بالا آوردن خطر پاسخ‌های ایمنی یا واکنش‌های ردی از سوی پوست مصنوعی بارگذاری جریان مرتبط با ادغام صاف با ربات را مشکل می‌کند.
مزایا و معایب:
مزیت‌های ادغام پوست زنده در سیستم‌های رباتیک شامل حساسیت لمسی افزوده شده، تطبیق بهبود یافته با تغییرات محیطی و زیبایی‌شناسی تقویت شده برای تعاملات زندگی‌وارتر می‌باشد. اما معایب چون پیچیدگی دستیابی، مسائل اخلاقی و هزینه تولید ممکن است موانعی برای پذیرش گسترده پیدا کنند.
به اختتام، زمینه توسعه پوست رباتیک به سرعت در حال تحول است و هر پیشرفت، درها و چالش‌های جدیدی را باز می‌کند. از طریق پاسخ به سوالات کلیدی، پیشروی در مقابل چالش‌های مرتبط و وزن‌دهی مزایا در مقابل معایب، محققان قصد دارند از طریق ادغام بی‌درز بافت‌های زنده به سیستم‌های رباتیک، تعاملات انسان-ربات را انقلابی کنند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آخرین پیشرفت‌ها و تحقیقات در زمینه فناوری رباتیک، به وب‌سایت رسمی دانشگاه توکیو مراجعه فرمایید.