ربات‌های نسل بعدی؛ پوست‌های خودترمیم‌شونده با حس طبیعی

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه اطلاع‌رسانی سای تک دیلی، محققان ژاپنی شیوه‌ای برای استفاده از بافت،پوست مهندسی شده روی ربات‌های انسان‌نما ابداع کرده‌اند که موجب ارتقای تحرک، خودترمیمی و توانایی‌های حسی این ربات‌ها می‌شود. این روش در برگیرنده سوراخ کردن‌ها یا پرفراژهایی است که موجب می‌شود پوست بهتر بچسبد و با بخش‌های مکانیکی ربات حرکت کند و تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر تحقیقات پزشکی، آزمایش لوازم آرایشی و ساخت ربات‌های طبیعی‌تر داشته باشد.

پیشرفت در سامانه‌های «بیوهیبرید یا دوگانه زیستی»

این تحقیقات با هدایت پروفسور شوجی تاکیوچی از دانشگاه توکیو انجام شده که از پیشروها در حوزه رباتیک بیوهیبرید به شمار می‌رود. آزمایشگاه او با عنوان «لابراتوار سامانه‌های بیوهیبریدی» ربات‌های کوچکی ساخته است که با استفاده از بافت عضلات بیولوژیک، گوشت رشد یافته در آزمایشگاه با چاپ سه‌بُعدی، پوست مهندسی‌شده قابل ترمیم و غیره راه می‌روند. در جریان تحقیقات مربوط به این اقلام بود که تاکیوچی به این فکر افتاد که ایده پوست رباتیک را بیشتر به پیش ببرد تا خصوصیات و قابلیت‌های آن را ارتقا بدهد.

وی گفت: ما از طریق تقلید ساختارهای پوست-ربات (ligament) انسان و استفاده از پرفراژهای به شکل وی (V) مخصوص در مواد جامد، راهی برای متصل کردن پوست به ساختارهای پیچیده پیدا کردیم. انعطاف پذیری طبیعی پوست و این روش نیرومند پیوستگی؛ یعنی پوست می‌تواند بدون اینکه پاره شود با اجزای مکانیکی ربات حرکت کند.

تکنیک نوآورانه برای اتصال پوست

روش‌های قبلی برای وصل کردن بافت پوست به سطوح جامد شامل استفاده از ابزارهایی؛ مانند قلاب‌های کوچک یا گیره بود، اما این موجب محدود شدن نوع از سطوحی می‌شود که می‌توانستند پوشش پوست دریافت کنند. همچنین موجب صدمه در زمان حرکت می‌شد. اما با مهندسی دقیق پرفراژهای کوچک، امکان نصب یا وصل کردن پوست روی هر شکلی از سطوح وجود دارد. شگردی که این محققان به کار گرفتند استفاده از یک ژل کولاژن مخصوص برای اتصال پوست است.

تاکیوچی خاطرنشان کرد: دستکاری بافت‌های بیولوژیک نرم و مرطوب در جریان فرایند تولید بسیار دشوارتر از آن است که مردم فکر می‌کنند. برای نمونه اگر استریل بودن حفظ نشود باکتری می‌تواند وارد شود و کل بافت از بین خواهد رفت. اما اکنون که قادر به انجام این کار شدیم، پوست زنده می‌تواند گستره‌ای از توانایی‌های جدید را برای ربات‌ها به ارمغان آورد. خودترمیمی کار بزرگی است؛ برخی مواد بر پایه مواد شیمیایی ساخته می‌شوند که خود را ترمیم می‌کنند؛ اما نیازمند محرک‌هایی مانند گرما یا فشار هستند. پوست بیولوژیک پارگی‌های کوچک را ترمیم می‌کند همانطور که پوست ساخت ما می‌کند و عصب‌های پوست می‌توانند برای استفاده از حسگری و کارهای دیگر اضافه شوند.

پیامدها و ارتقاهای آینده

اما این تحقیقات صرفا برای ثابت کردن یک نکته انجام نشده است. تاکیوچی و آزمایشگاه او هدفی برای این کاربرد در ذهن دارند که می‌تواند در چند حوزه از تحقیقات پزشکی یاری برساند. ایده «یک ارگان روی یک تراشه» به طور خاص جدید نیست و کاربردهایی در چیزهایی مثل تولید دارو پیدا می‌کند؛ اما چیزی مانند «یک چهره بر روی یک تراشه» می‌تواند در تحقیقات درباره پیر شدن پوست، لوازم آرایشی، رویه‌های جراحی، جراحی پلاستیک و موارد بیشتر سودمند باشد. همچنین اگر حسگرها را بتوان وارد کار کرد ممکن است ربات‌ها از آگاهی محیطی بهتری برخوردار شوند و توانایی‌های تعاملی آنها ارتقا یابد.