东京大学开发出世界第一个具有 “活体皮肤”的机器人

科学 技术

东京大学研究生院的一研究团队日前宣布,他们已成功开发出世界上首个长着“活体皮肤”的机器人。这项研究历时3年,其成果发表在美国学术期刊《物质》(Matter)的电子版上。

东京大学研究生院信息理工学系研究科教授竹内昌治(智能机械信息学专业)率领的研究团队找到了一种在机器手指上培养并繁殖人类皮肤细胞的方法,成功制造出覆有约1.5毫米厚的“活体皮肤”的机器手指。

研究团队找到了一种在机器手指上培养并繁殖人类皮肤细胞的方法(图片:东京大学)
研究团队找到了一种在机器手指上培养并繁殖人类皮肤细胞的方法(图片:东京大学)

(图片:东京大学)
(图片:东京大学)

过去,人类科技已经可以做到在平面覆盖上人工培育的皮肤,但培育出的皮肤会剧烈收缩,无法包裹在机器人这样的立体物上,因而本次研究成果尚属世界首次。即使机器手指反复运动关节,皮肤也不会破裂,还会像人类皮肤一样,经常不断地运动会产生皱纹。

培育出的“活体皮肤”还会产生皱纹(图片:东京大学)
培育出的“活体皮肤”还会产生皱纹(图片:东京大学)

伤口可自愈

由于覆盖在机器人表面的皮肤由活细胞构成,因此这种皮肤也具备和人类皮肤一样的自愈能力。在实验中,研究团队将机器手指的皮肤划破,并在伤口处贴上胶原蛋白绷带,观察到皮肤细胞不断进行移动和分裂,7天后,伤口愈合。

“活皮肤”具备伤口自愈的“修复能力”(图片:东京大学)
“活皮肤”具备伤口自愈的“修复能力”(图片:东京大学)

研究团队认为,如果是轻微的创伤,那么不采取任何措施,这种皮肤也很可能自行愈合。人类的皮肤由“表皮”“真皮”“皮下组织”“血管”“神经”等组成,本次研究成功培育出的是“表皮”和“真皮”。

其中,仅真皮就使用了1000万个细胞。由于机器人没有血管,不能像人类的手指一样为皮肤持续输送“养分”,因此必须浸泡在培养液中补充养分。

研究团队表示,接下来的课题是将神经、血管植入皮肤,制造出寿命更长的机器人。

由于没有血管,因此必须浸泡在培养液中补充养分(图片:东京大学)
由于没有血管,因此必须浸泡在培养液中补充养分(图片:东京大学)

未来的机器人会是什么样?

随着人工智能技术的发展,机器人的应用场景越来越多。为了让那些用于和人类交流的社交机器人,外表看似更像人类,或是保护人类或机器人自身免受撞击,机器人表面往往使用了硅胶一类的柔软材料。但这样的材料会随着时间流逝逐渐老化。假使机器人能拥有像人一样的皮肤,那么每次受到损伤时都可以自行修复,或将有助于减少维护成本。

东京大学研究生院信息理工学系研究科教授竹内昌治接受采访
东京大学研究生院信息理工学系研究科教授竹内昌治接受采访

竹内昌治在接受采访时指出:“我认为这样的技术将来或许可以应用到皮肤移植、研发化妆品及医药品时使用的皮肤实验以及覆盖假肢表面的材料等许多领域,此外也可以不用杀生就制作出真皮。”

此外,竹内昌治还表示:“如果机器人变得更像人类,那么今后10年、20年间,人与机器人的关系也将发生变化。人类要与机器人建立怎样的关系,这个问题的探讨不应该仅仅局限于科学家内部,也应当与普通民众充分交流,在推进我们这项研究的过程中,必须取得社会的广泛认同。”

(FNN Prime Online 6月10日刊载。日文原文

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