"Палец выглядит слегка "потным" прямо из питательной среды", - говорит первый автор Седзи Такеучи, профессор Токийского университета, Япония. "Поскольку палец приводится в движение электродвигателем, также интересно услышать щелкающие звуки двигателя в гармонии с пальцем, который выглядит точно так же, как настоящий".

Выглядеть "по-настоящему", как человек, - один из главных приоритетов для человекоподобных роботов, которым часто поручают взаимодействовать с людьми в сфере здравоохранения и сферы услуг. Похожий на человека внешний вид может повысить эффективность общения и вызвать симпатию. В то время как современная силиконовая кожа, созданная для роботов, может имитировать человеческий облик, она не подходит для создания нежных текстур, таких как морщины, и не обладает специфическими для кожи функциями. Попытки изготовления листов живой кожи для покрытия роботов также имели ограниченный успех, поскольку их сложно приспособить к динамическим объектам с неровными поверхностями.

"При таком методе у вас должны быть руки опытного мастера, который может вырезать и подгонять листы кожи", - говорит Такеучи. "Чтобы эффективно покрывать поверхности клетками кожи, мы разработали метод формования тканей для непосредственного формования кожной ткани вокруг робота, что привело к бесшовному покрытию кожи на пальце робота".

Чтобы создать кожу, команда сначала погрузила палец робота в цилиндр, наполненный раствором коллагена и фибробластов кожи человека, двух основных компонентов, из которых состоят соединительные ткани кожи. Такеучи говорит, что успех исследования заключается в естественной тенденции к сокращению этой смеси коллагена и фибробластов, которая уменьшилась и плотно прилегала к пальцу. Подобно грунтовкам для краски, этот слой обеспечивал равномерную основу для приклеивания следующего слоя клеток - кератиноцитов эпидермиса человека. Эти клетки составляют 90% самого внешнего слоя кожи, придавая роботу текстуру, подобную коже, и влагоудерживающие барьерные свойства.

Обработанная кожа обладала достаточной прочностью и эластичностью, чтобы выдерживать динамичные движения, когда роботизированный палец сгибался и растягивался. Самый внешний слой был достаточно толстым, чтобы его можно было снять пинцетом и отталкивать воду, что обеспечивает различные преимущества при выполнении конкретных задач, таких как работа с электростатически заряженным крошечным пенополистиролом, материалом, часто используемым в упаковке. При ранении искусственная кожа могла даже самовосстанавливаться, как у людей, с помощью коллагеновой повязки, которая постепенно превращалась в кожу и выдерживала повторяющиеся движения суставов.

"Мы удивлены тем, насколько хорошо кожная ткань соответствует поверхности робота", - говорит Такеучи. "Но эта работа - только первый шаг к созданию роботов, покрытых живой кожей". Развитая кожа намного слабее натуральной и не может долго существовать без постоянного поступления питательных веществ и удаления отходов. Далее Такеучи и его команда планируют решить эти проблемы и внедрить в кожу более сложные функциональные структуры, такие как сенсорные нейроны, волосяные фолликулы, ногти и потовые железы.

"Я думаю, что живая кожа - это идеальное решение для придания роботам внешнего вида и осязания живых существ, поскольку это точно такой же материал, который покрывает тела животных", - говорит Такеучи.

Эта работа была поддержана финансированием от JSPS Grants-in-Aid для научных исследований (KAKENHI) и JSPS Grant-in-Aid для начинающих карьеру ученых (KAKENHI).