Neue Studie: Hautähnliches Gewebe verleiht humanoiden Robotern menschliche Fähigkeiten

BerlinForscher der Universität Tokio haben eine Methode entdeckt, um spezielle Hautgewebe an Roboter-Gesichtern zu befestigen. Diese Innovation könnte es Robotern ermöglichen, sich besser zu bewegen, sich selbst zu heilen, Berührung oder Druck zu erkennen und menschlicher auszusehen. Das Team wurde von Professor Shoji Takeuchi geleitet, einem Experten für die Kombination von Biologie und Ingenieurwissenschaften.

Das Team ließ sich von der menschlichen Haut inspirieren. Sie schnitten spezielle V-förmige Einschnitte in die Roboteroberflächen, um die Haftung der Hautschicht zu verbessern. Dieses Verfahren ermöglicht es der Haut, sich mit den Roboterteilen zu bewegen, ohne zu reißen oder sich zu lösen. Frühere Methoden wie kleine Anker oder Haken verursachten Schäden und funktionierten nur auf wenigen Oberflächen. Die neuen V-förmigen Einschnitte ermöglichen es der Haut, an nahezu jeder Form zu haften.

Die wichtigsten Vorteile umfassen:

• Selbstheilung: Die Haut kann kleine Schnitte selbst reparieren.
• Integrierte Sensorik: Nerven und Sensoren können hinzugefügt werden, um die Umgebungswahrnehmung zu verbessern.
• Verbesserte Interaktionsfähigkeit: Die Haut ermöglicht es Robotern, menschliche Ausdrucksformen nachzuahmen.

Das Team nutzte ein spezielles Gel aus Kollagen, um Dinge haften zu lassen. Kollagen ist dickflüssig und schwer in kleine Öffnungen einzubringen. Sie setzten eine Plasmabehandlung ein, um das Kollagen in die Öffnungen zu transportieren und die Haut an der Oberfläche zu befestigen.

Takeuchis Labor, das Biohybrid Systems Laboratory, hat kleine Roboter entwickelt, die sich mithilfe von Muskelgewebe bewegen, 3D-gedrucktes Fleisch und künstliche Haut, die sich selbst reparieren kann. Während der Arbeit an der Haut bemerkte Takeuchi, dass die Haut und die Roboterteile besser miteinander verbunden werden mussten. Diese Beobachtung führte zu einer neuen Methode mit Perforationen.

Trotz der Herausforderungen verleihen lebende Haut den Robotern neue Fähigkeiten:

• Selbstheilung: Im Gegensatz zu chemischen Materialien kann biologische Haut sich wie menschliche Haut selbst reparieren.
• Zellwachstum: Zellen können sich vermehren und wachsen, was bei synthetischen Materialien nicht möglich ist.

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Dieses Forschungsergebnis kann in der Praxis Anwendung finden. Zum Beispiel kann es dazu genutzt werden, Hautalterung zu untersuchen, Kosmetika zu testen und Methoden in der Chirurgie und der plastischen Chirurgie zu verbessern. Durch den Einsatz von Sensoren könnten Roboter zudem ihre Umgebung besser wahrnehmen.

Bei dieser Untersuchung haben wir ein Gesicht geschaffen, das durch die Verwendung ähnlicher Materialien und Strukturen fast menschlich aussieht, erklärte Takeuchi. Er erwähnte, dass noch an den Hautfalten und der Dicke der äußeren Hautschicht gearbeitet werden müsse, um es realistischer wirken zu lassen. Dies bedeutet auch, Schweißdrüsen, Talgdrüsen, Poren, Blutgefäße, Fett und Nerven hinzuzufügen.

Bewegung ist entscheidend. Zukünftige Arbeiten werden auf die Integration fortschrittlicher Komponenten abzielen, um menschliche Gesichtsausdrücke nachzubilden. Das Hauptziel besteht darin, Roboter mit selbstheilender Haut, verbesserten Sensorfähigkeiten und menschlichen Bewegungsfähigkeiten zu entwickeln.

Takeuchis Arbeit ist bedeutend für die Kosmetikindustrie und kann zur Ausbildung von plastischen Chirurgen beitragen. Zudem kann sie die medizinische Forschung voranbringen, indem sie bessere Modelle für das Verhalten und die Reaktion von menschlicher Haut bereitstellt.

Der Fortschritt in der Kombination biologischer und robotertechnischer Komponenten erweist sich als nützlich für diverse Bereiche wie die medizinische Forschung, die Schönheitsindustrie und die Robotik.