科学家正在探索将人工培养的皮肤注入机器人骨架中的微小孔洞,这种新方法不仅使机器人的皮肤更逼真,还具备自我修复功能,大幅提升机器人在与人类共处时的耐用性。 研究人员指出,这一技术不仅让机器人的外观更接近人类,还能像人类一样微笑。
英国广播公司(BBC)25日报道,日本东京大学工业科学研究所的研究团队开发了一种新技术,在机器人骨架上制作微小孔洞,将人工培养的皮肤注入其中,使其延伸出V形钩,称为“穿孔型锚”(perforation-type anchors),从而牢固地附着在机器人的表面上,不会因重力作用而脱落。 这种方法避免了以往人工皮肤因重力作用而松弛的问题,并保持了皮肤的平滑和灵活性。
研究人员表示,这种新型皮肤在受损后能自行修复,避免了以往机器人皮肤需人工修复的问题。 在实验中,研究人员比较了在有和无穿孔型锚的表面上应用人工皮肤的效果。 结果显示,没有锚的表面上,皮肤在7天内收缩了高达84.5%,而有1毫米锚的表面上,皮肤仅收缩了33.6%。 更大的0.1英寸(3毫米)和0.2英寸(5毫米)锚则使皮肤分别收缩26.4%和32.2%。
人工皮肤的研发早已被视为使机器人更具人性化外观的重要途径,而培养皮肤比起合成材料如乳胶更显真实。 然而,以往的附着方法常导致皮肤在机器人框架上松弛脱落,影响其美观和功能性。 以往解决这一问题的方法包括使用钩形或蘑菇形结构的“锚”(anchors)来固定皮肤,这种方法虽能防止皮肤滑动,但会在皮肤表面形成突起,影响其仿真效果。
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未来机器人将拥有更人性化的皮肤,自我修复成关键。 (图取自University of Tokyo)
在一次展示中,研究人员模拟了人类微笑时皮肤的变化,将人工皮肤连接到有滑动硅胶层的机器人脸部,实现了“鼓起的脸颊”,当肌肉收紧时,皮肤会在嘴角处隆起。 通过穿孔型锚,皮肤能够无缝贴合面部3D模具,无需突出的螺栓或钩子。
未来要使机器人真正穿上这种人工皮肤,还需要解决许多问题。 研究人员强调,提升皮肤的机械强度以匹配天然人皮肤也是关键,这包括优化培养皮肤中的胶原结构和浓度。 此外,为了使人工皮肤真正具有功能性,未来还需能够传递温度和触觉等感觉信息,并具备抗生物污染的能力。
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研究人员指出,这一技术不仅让机器人的外观更接近人类,还能像人类一样微笑。 (图取自University of Tokyo)