O NE LAN?! Tokyo Üniversitesi’ndeki bilim insanları, biyolojik hücrelerden üretilen deriyi bir robotun yüzüne uygulayacak ve “gülümserken” yüzeye yapışmasını sağlayacak bir yöntem geliştirdiler. Benzer gelişmelerin zaten gösterdiği gibi bu, tıbbi ve kozmetik araştırmalar için bir atılım olabilir. Dahası, gerçekçi görünümlü gülümseyen robotlar bir gün işyerinde ve sosyal ortamlarda daha fazla kabul görebilir.
Tokyo Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, biyolojik hücrelerden yapılmış deri dokusunu insansı robotlara bağlayarak onların daha gerçekçi görünmesini sağlamanın bir yolunu buldular. Profesör Shoji Takeuchi liderliğindeki ekip, ilhamını insan derisi bağlarından aldı ve bir deri katmanının tutunmasına yardımcı olmak için robotun yüzündeki özel delikler kullandı.
Ekip, canlı deri katmanlarını bir insanın 3 boyutlu yüz modeline ve robotik aktüatörlere sahip küçük bir 2 boyutlu “yüze” bağladı. Deri sadece yapışmakla kalmadı, aynı zamanda ilkel, gülen bir yüz oluşturan aktüatörler kullanılarak yapılan manipülasyonlara da dayandı.
“İnsanın cilt-bağ yapılarını taklit ederek ve katı malzemelerde özel olarak yapılmış V şekilli delikler kullanarak, cildi karmaşık yapılara bağlamanın bir yolunu bulduk. Cildin doğal esnekliği ve güçlü yapışma yöntemi, cildin hareket edebildiği anlamına geliyor. Takeuchi, “Robotun mekanik bileşenlerini yırtılmadan veya soyulmadan kullanabilirsiniz” dedi.
Deri dokusunu katı yüzeylere tutturmak için daha önce küçük çapalar veya kancalar kullanılıyordu ancak bu yöntemler, deri kaplamaları alabilecek ve hareket sırasında hasara neden olabilecek yüzey türlerini sınırlıyordu. Bunun yerine küçük delikler tasarlayarak, esasen herhangi bir yüzey şekline deri uygulanabilir. Ekip için atılım, yapışma için özel bir kolajen jeli geliştirmeleriydi, ancak doğal olarak viskoz olduğundan, küçük deliklere beslenmesi zordur. Ekip, cildi yüzeye yakın tutarken kolajeni deliklerin ince yapılarına yerleştirmeyi başaran, plazma tedavisi adı verilen yaygın bir plastik yapışma tekniğine yöneldi.
Takeuchi, “Geliştirme süreci sırasında yumuşak, ıslak biyolojik dokuları manipüle etmek, saha dışındaki insanların düşündüğünden çok daha zordur. Örneğin, kısırlık korunmazsa bakteriler girebilir ve doku ölebilir” dedi. “Ancak artık bunu yapabildiğimize göre, canlı deri robotlara bir dizi yeni yetenek getirebilir.”
Takeuchi’nin söylediğine göre bu yeteneklerden biri kendi kendini iyileştirmedir. Bazı kimyasal bazlı malzemeler kendi kendilerini iyileştirebilecek şekilde yapılabilir ancak bunlar ısı, basınç veya diğer sinyaller gibi tetikleyicilere ihtiyaç duyar ve hücreler gibi çoğalmazlar. “Biyolojik cilt, bizimki gibi küçük yırtıkları onarır ve algılama ve benzeri amaçlarla kullanılmak üzere sinirler ve diğer cilt organları eklenebilir” dedi.
Takeuchi zaten bu hedef doğrultusunda ya da en azından buna yakın bir yaklaşım için çalışıyor olsa da, hiç kimse bu mühendislik ürünü deri dokusuyla kaplanmış bir robotun gerçek bir insan olduğunu düşünecek kadar aldanamaz. Ekibi, bu ilk araştırmada, daha insana benzer bir görünüm elde etmek için yüzey kırışıklıklarının ve daha kalın bir epidermisin gerekliliği gibi yeni zorlukları belirledi. “Daha kalın ve daha gerçekçi bir cilt yaratmanın, ter bezleri, yağ bezleri, gözenekler, kan damarları, yağlar ve sinirlerin bir araya getirilmesiyle sağlanabileceğine inanıyoruz” dedi. Ayrıca sensörler yerleştirilebiliyorsa robotlar daha iyi çevresel farkındalığa ve gelişmiş etkileşim yeteneklerine sahip olabilir.
Ekip, ticari olarak kullanılmadan önce uzun yıllar süren testlerin gerekli olduğunu belirtti.
Bu araştırma büyük olasılıkla ilk olarak kozmetik endüstrisinde kullanılacak ve plastik cerrahların eğitilmesine yardımcı olacaktır. Çip üzerinde organ fikri yeni değil ve ilaç geliştirmede faydalı oldu, ancak çip üzerinde yüz gibi bir şey cilt yaşlanması, kozmetik ve cerrahi prosedürler araştırmalarında kullanılabilir. Örneğin, yeni cilt bakım ürünlerini test etmek için daha gerçekçi bir platform sağlayabilir, hayvanlar üzerinde test yapma ihtiyacını ortadan kaldırabilir veya azaltabilir. Ayrıca, canlı derinin büyümesi ve tutunması yeteneğinin bir gün ciddi yanıkların tedavisinde veya daha etkili deri greftlerinin oluşturulmasında kullanılabileceği düşünülebilir.
Benzer gelişmeler aynı zamanda robotlar üzerinde tasarlanmış derinin tıbbi araştırmalar için ne kadar yararlı olabileceğini de gösteriyor. Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edilen araştırmalarda bilim insanları, elektronik deriler ve yapay kaslarla donatılmış, çevrelerini algılamalarına ve hareketlerini gerçek zamanlı olarak uyarlamalarına olanak tanıyan yenilikçi yumuşak robotlar yarattılar. Doğa İletişimi.
Makalenin ilk yazarı ve Uygulamalı Fizik Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Lin Zhang, “Bu yumuşak robotlar, biyolojik ortamlarda bükülme, genişleme ve bükülme dahil olmak üzere çeşitli iyi kontrol edilen hareketleri gerçekleştirebilir” dedi. Daha iyi algılama ve tedavi için organlara uyacak şekilde şekil değiştirebiliyorlar ve mesane hacmi ve kan basıncı gibi iç koşulları sürekli olarak izleyebiliyorlar. Ayrıca gerçek zamanlı veriye dayalı olarak elektrik stimülasyonu gibi tedaviler de sağlayabilirler ve midedeki koşulları izlemek ve tedavi etmek için yutulabilirler.
Yolun ilerleyen kısımlarında, gülümseme gibi yüz ifadelerini görüntüleyebilen daha gerçekçi görünümlü robotlar, bunları sosyal ve iş durumlarına daha iyi entegre etmek için kullanılabilir.
Takeuchi, biyohibrit robotik alanında öncüdür. Laboratuvarı, biyolojik kas dokusunu, 3D baskılı laboratuvarda yetiştirilen etleri ve iyileşebilen mühendislik derisini kullanarak yürüyen küçük robotlar yarattı.
Takeuchi’nin çalışması Cell Reports Physical Science dergisinde yayınlandı.