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2024-06-30 14:08:30
将来のロボットは、培養された皮膚細胞を利用する新しいアプローチにより、人間の皮膚と同じように自己修復できる本物のような皮膚で包まれるようになるかもしれない。
研究者らによると、ロボットの骨格に皮膚を取り付ける新しい方法と、切り傷や擦り傷を自分で修復できる機能により、皮膚はよりリアルに見えるようになるという。彼らは6月25日にジャーナルに研究結果を発表した。 セルレポート物理科学。
人工皮膚はロボットをより人間らしく見せる方法として長い間宣伝されてきた。そして、培養された皮膚はラテックスなどの合成素材よりも本物そっくりに見える。しかし、適切な接着方法がなければ、人工皮膚はロボットのフレームから垂れ下がり、見た目が悪くなる可能性がある。
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ロボット研究者はこれまで、人工皮膚が金属フレームから垂れ下がる問題を解決するために、 「アンカー」、フック状またはキノコ状の構造これにより、ロボットのフレーム上で皮膚が動くのを防ぐことができますが、接着構造が皮膚の下に塊として突き出てしまい、人間のような外観が損なわれる可能性があります。
新しい研究では、研究者らはロボットの骨格に小さな穴を開け、人工皮膚が「穿孔型アンカー」と呼ばれるV字型のフックをその穴に通すという手法を開発した。これにより、人工皮膚はロボットに密着したまま、滑らかで柔軟な表面を維持することができる。
ロボットの皮膚をよりリアルに
人工皮膚は、水蒸気プラズマ処理を施したロボットの上に重ねられ、親水性、つまり液体が表面に引き付けられる性質を持つようにする。つまり、培養皮膚のゲルが穴の奥深くまで引き込まれ、ロボットの表面に密着するのだ。
この新しい皮膚の主な利点の 1 つは、ロボットが過度の摩耗や損傷を受けることなく人間と一緒に動作できるようになることです。小さな裂け目や同様の損傷は、ロボットを手動で修理する必要なく修復できると研究チームは述べています。ただし、人工皮膚が損傷を受けた後、どのくらい早く回復するかは測定していません。
あるデモンストレーションでは、研究者らは人間が笑ったときの皮膚の変化を再現した。これは、人工皮膚をロボットの顔に、その下に滑りやすいシリコン層で接続するというものである。これにより、筋肉が緊張して口の両端の皮膚が押し上げられ、「頬が膨らむ」という現象が生まれる。穿孔アンカーにより、皮膚はボルトやフックが突き出ることなく、顔の 3D 型にシームレスにフィットする。
研究者らは、穴あきアンカーのある表面とない表面に貼付した人工皮膚の比較も行った。アンカーのない表面では、皮膚は7日間で最大84.5%収縮したが、0.04インチ（1ミリメートル）のアンカーのある表面では33.6%にとどまった。ロボットの皮膚が収縮すると、皮膚がロボットの内部フレームから分離し、本物そっくりの外観が損なわれ、皮膚層が損傷する可能性がある。0.1インチ（3ミリメートル）と0.2インチ（5ミリメートル）のより大きなアンカーのある表面の皮膚はさらに長持ちし、それぞれ26.4%と32.2%であった。
人間のようなアンドロイドを作る道
東京大学生産技術研究所の研究員である竹内昭二氏は、チームの手法を用いてロボットが皮膚を装着できるようになるまでには、まだいくつかのステップを踏む必要があるとライブサイエンスに語った。
「まず、ロボットに応用する場合、培養皮膚の耐久性と寿命を高める必要があります。特に、栄養と水分の供給に関する問題に取り組む必要があります」と同氏は述べた。「これには、皮膚内に統合された血管やその他の灌流システムを開発することが含まれる可能性があります。」
「第二に、皮膚の機械的強度を人間の天然の皮膚と同等に向上させることが重要です。これには、培養皮膚内のコラーゲン構造と濃度を最適化することが含まれます。」
竹内氏はまた、人工皮膚が本当に機能的になるためには、最終的にはそれを装着したロボットに温度や触感などの感覚情報を伝達するとともに、生物学的汚染に対する耐性も必要になると指摘した。
科学者たちは、この分野の研究によって、顔面の筋肉がどのように感情を伝えるかについての理解が深まり、ひいては顔面麻痺などの症状を治療する手術の進歩や、美容整形手術の可能性の拡大につながる可能性があると述べた。皮膚の癒着をより深く理解することで、将来のロボットフレームにV字型の穴が不要になる可能性もある。
#自己修復する生きた皮膚はロボットをより人間らしくする可能性があるがその見た目は予想通り不気味だ