一直以来,科学家在研究“怎么把机器人变得更像人”的课题上铆足了劲儿。虽然目前机器人的金属、硅胶“皮肤”可以模仿人类的外观,但它在处理细微的表情变化等方面做得并不好,也缺乏皮肤特有的功能(比如自愈功能)。一旦皮肤表面被划伤,常常会影响机器人的运作。为此,日本科学家研发出了一种将人造活体皮肤附着在机器人脸上的方法。人造皮肤组织与机器人的结合方式灵感源自人体组织中的面部支持韧带。
在人体的皮下组织中,存在着一种名为“面部支持韧带”的以胶原蛋白为主要成分的网状纤维结构,将皮肤固定在下层肌肉和组织上。其实,早在2022年,研究团队就开发了一种覆盖活皮肤的机器人手指,使机器人的手指可以像人类手指一样弯曲,赋予其更精确执行任务的触觉。起初,他们尝试用迷你钩子锚定皮肤,但这些钩子在机器人移动时会造成皮肤撕裂。
将机械手指浸泡在胶原蛋白和人类真皮成纤维细胞溶液(这两种物质是构成皮肤结缔组织的主要成分)中,不久就会在表面长出一层活体组织。两年后的今天,研究人员仿照人类真实皮肤的牵引方式,设计了一种V形的穿孔结构——在机器人脸部的树脂基座上打孔,并在微小的V形腔体内注入活体组织,从而创建了皮肤的锚。这样一来,皮肤就能够与机器人的机械部件一起运动,而不会撕裂。
人造皮肤会黏附在一台经过水蒸汽等离子体处理的机器人上,这种处理使机器人表面亲水。使得培养的皮肤凝胶会被更深地拉入V形孔洞,从而更紧密地附着在机器人表面。不仅如此,这款人造皮肤还能像真正的皮肤一样,通过皮肤的自我修复功能来处理小型撕裂或类似的损伤,而无须人们手动修理。在另一个实验中,研究人员让这个小机器人脸持续微笑一个月,结果发现他们能够借此研究皱纹的生成过程。
不过,这种皮肤仍然缺乏真实皮肤的一些功能和耐用性。比如,缺乏感知功能、没有血管来提供营养和水分,在空气中不能长时间存活等。研究人员未来打算在此基础上加入汗腺、皮脂腺、毛孔和血管等循环系统,创造出更厚实、逼真的皮肤,或许不久后我们就能看到这一新突破了。