科学家为机器人制作由人类细胞制成的“活体皮肤”

如果科学家将在现实社会中部署使用仿人机器人，那么他们需要创建具有人类每一个特征的机器人版本。如此一来，人们可以将事情分为两大类别来简化任务实现的过程。

首先，是心理方面。比如意识、自主性、想象力，甚至身体反射。其次，是物理方面的东西，包括流体运动、眼睛控制、随意的步态，更重要的是，还有皮肤。

会出汗、柔软的人类皮肤是机器人逼真度所不可或缺的一部分。

近日，日本科学家在Matter杂志上宣布，他们在这方面取得了一些进展。他们展示了一种涂有“活体皮肤”的机器人手指，也就是由真实的、活体的人类细胞制成的皮肤原型。

Shoji Takeuchi

东京大学教授Shoji Takeuchi在一份声明中表示：“我认为活体皮肤是赋予机器人生物外观和触觉的最终解决方案，因为它与覆盖动物身体的材料完全相同。”

这种材料不仅和人类皮肤很相似，而且摸起来也很像人类皮肤，新研究小组说，因为它是由真正的皮肤细胞制成的，所以它还可以自我修复，并且具有防水性。与机器人相连，这种皮肤片可以修复自己的伤口和擦伤，就像正常的人类皮肤一样。

然而，尽管Takeuchi表示，研究小组“对皮肤组织与机器人表面的吻合程度感到惊讶”，但研究人员补充道，“这项工作只是制造覆盖有活体皮肤的机器人的第一步。”

新开发的机器人皮肤仍然没有天然皮肤那么结实，需要外部帮助来维持。接下来，研究小组还打算添加毛囊、指甲和正式的汗腺，使这一切更加逼真。

尽管如此，Takeuchi仍然专注于构建此类仿人机器人皮肤。这是因为目前用于制造人造生物的硅胶皮肤无法模仿人类的外表。然而，为了提高机器人的亲和力和亲缘关系，我们需要让它们尽可能接近人类。

这是一个难题，需要打破常规，朝着不同的方向创新。

Takeuchi说：“为了有效地用皮肤细胞覆盖表面，我们建立了一种组织成型方法，直接在机器人周围塑造皮肤组织，从而在机器人手指上形成无缝的皮肤覆盖。”

Shoji Takeuchi

在Shoji Takeuchi教授的领导下，东京大学的研究团队首先建立了一个由电机驱动的铰接式机器人手指，能够像人类的手指一样弯曲和伸直。然后，该手指被浸没在一个装满由胶原蛋白和人类真皮成纤维细胞组成的溶液的圆筒中--这些是我们皮肤结缔组织的主要组成部分。

由于其自然属性，该溶液会收缩并符合手指的轮廓，形成一个无缝的水凝胶涂层。接下来，科学家们添加了一层人类表皮角质细胞，它们构成了我们表皮（皮肤的最外层）的90%。这些细胞在凝胶顶部形成了一个保湿/抗水屏障，并使手指具有更自然的质地。

Shoji Takeuchi

在随后对机器人设备进行测试时，研究人员发现皮肤有足够的强度和弹性，能够随着手指的弯曲和拉伸而不破裂。更重要的是，当皮肤被切开，然后用胶原蛋白绷带覆盖时，该绷带开始逐渐变形为周围的皮肤，从而愈合伤口。

尽管该团队的原型仍处于早期阶段，允许其在没有任何外部帮助的情况下维持自身的能力是一个有待跨越的关键障碍，但这可能是下一代机器人技术向前迈出的有希望的一步。事实上，该团队甚至暗示，他们的活体皮肤概念有朝一日可能会深入到仿人机器人构造的心理层面：增加感觉神经元。

或者，换句话说，他们认为可能有一种方法可以将其硬连接到未来的机器人大脑。然而，制造一个类人机器人大脑，可以说是所有挑战中最大的挑战。