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“以假亂真“機器人手指能自我修復

1968年出版改編成電影《銀翼殺手》的名科幻作品《仿生人會夢見電子羊嗎?》,從外觀無法辨別是人類或非人的人型機器人,不僅它,許多科幻作品都有類似設計:未來或許會出現與人類生理無限接近的機器人。

“以假亂真“機器人手指能自我修復

這種類人機器人開發這些年間一直都有,如為機器人製造的矽膠皮膚,可一定程度模仿人類外表,但很難做到像人皮膚有皺紋等紋理,且缺乏皮膚應有的功能。但不久前東京大學 Shoji Takeuchi 教授研究團隊開發出人造皮膚的機器人手指。乍看這根機器人手指,可能會讓人嚇一跳,然後疑惑:“這不是真的手指嗎?”

如果有這些反應,正說明仿生程度確實很高。這皮膚模型覆蓋的真皮等效物正是由真人細胞(纖維母細胞、角質形成細胞等)和細胞外基質(ECM)水凝膠(膠原蛋白等)製造。

機器人手指要浸入膠原蛋白和人類真皮纖維母細胞溶液,兩種主要成分構成皮膚的結締組織,且混合物擁有自然收縮功能,手指就像上了一層“底漆”,也為人類表皮角質形成細胞提供基礎。

這三關節的機器人手指除了外觀與觸感十分接近真人皮膚,功能也與真皮膚類似。如機器人手指像人手指有防水性,且表面水滴也能輕鬆擦掉,就能保護內部電動馬達等零件不被水損壞。

不僅如此,還能像人指伸直和彎曲。馬達的哢噠聲配上動作和逼真外表,讓機器人手指看起來更像真人手指。

研究團隊原本受水凝膠治療深度燒傷皮膚啟發,因此機器人手指的真皮等效物還能“自我修復”。

研究人員測試將機器人手指皮膚割下一小片,然後用膠原蛋白片覆蓋。膠原蛋白片能密封傷口,培養7天後,移植的脫細胞膠原片與原本真皮等效物邊界變模糊,修復後手指,膠原片與真皮等效物的黏附強度足以承受機械手指反覆彎曲運動。

當然,機器人手指研究的壽命和功能化等方面還有許多需改善的地方,如不能缺少循環系統的適當供水和因汗液分泌局部潤濕,目前只能待在有液體的培養基裡。因此真皮內和真皮下方建立灌注通道以模擬血管供應水份,以及皮膚整合汗腺體,是未來研究的重要方向。

這種濕培養條件導致電子器件和佈線劣化也要注意。為了提高機器人手指功能和物理自主性,建立有可灌注人工血管網路和生物相容性防水電子設備並存的架構,同樣是未來重點,不僅要保持活體皮膚的生存能力,還要整合電子處理器、電機、感測器、電線、電池、通訊模組等。

這項研究的突破也不可否認,證明可直接在機器人周圍塑造皮膚組織,讓皮膚直接長在機器人零件上,還讓“人造皮膚”有矽膠皮膚沒有的紋理與柔軟質地,以及防水、隨關節曲伸,甚至自我修復等類似真人皮膚的外觀與功能。

團隊未來計劃,想加入感覺神經元、毛囊、指甲和汗腺等開發更高級版,也想嘗試更大面積的結構。

這項研究也許還有一項需注意。研究目的提到,類人機器人部分任務需要類人外觀,以提高與人類資訊交換效率並讓人喜愛。為了模仿人類外觀,開發有逼真人類皮膚色調和紋理的人形覆蓋材料勢在必行。

但假以時日,面對類人機器人,尤其是皮膚與真人如此接近的機器人,恐怕也逃不過“恐怖谷理論”。人類或許喜歡像人的機器人,但太像人的機器人,真能讓人喜歡嗎?◆

(據互聯網)

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