新研究：ロボットの自己修復や感知機能を向上させる肌のような組織

Tokyo東京大学の研究者たちは、ロボットの顔に特殊な皮膚組織を接着する方法を発見しました。この革新により、ロボットはより自然な動きが可能になり、自己修復能力や触覚・圧力検知能力を持ち、外見もより人間に近づくことが期待されています。この研究チームを率いるのは、生物学と工学を融合させる専門家である竹内昌治教授です。

チームは、人間の皮膚がどのように結合するかをヒントにアイデアを得ました。彼らはロボットの顔に特別なV字型の切れ込みを入れて、皮膚層をよりしっかりと固定しました。この方法により、皮膚がロボットの動く部分と共に動き、破れたり外れたりすることがなくなります。従来の小さなアンカーやフックを使う方法では損傷が生じ、対応できる表面も限られていましたが、新しいV字型の切り込みは、ほぼどのような形状にも皮膚をしっかりと貼り付けることができます。

主な利点には以下が含まれます。

• 自己修復機能：皮膚は小さな傷を修復することができます。
• 組み込まれた感知機能：神経やセンサーを追加することで、環境認識能力が向上します。
• インタラクション能力の向上：皮膚はロボットに人間の表情を模倣する力を与えます。

チームはコラーゲンでできた特別なジェルを使って接着性を高めました。コラーゲンは粘度が高く、小さな穴に入れるのが難しいです。そこで、プラズマ処理を利用して、コラーゲンを穴に移動させ、皮膚を表面に固定しました。

竹内の研究室であるバイオハイブリッドシステムズラボは、筋肉組織で動く小型ロボットや3Dプリントされた肉、自己修復可能な人工皮膚を開発している。皮膚の研究中に、竹内は皮膚とロボット部品がもっとしっかりと結合する必要があることに気づいた。この観察から、新たに孔を開ける方法が生まれた。

開発中の柔らかく湿った生物組織の取り扱いは、多くの人が思っている以上に難しいと竹内氏は述べました。「無菌状態を保たないと、細菌が組織を破壊する可能性があります。」

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困難にもかかわらず、生体皮膚はロボットに新たな能力をもたらします。

• 自己修復: 化学素材とは異なり、生体皮膚は人間の皮膚のように自己修復が可能です。
• 増殖: 合成材料とは異なり、細胞は成長し増殖することができます。

この研究は実際の環境で活用できます。例えば、皮膚の老化を研究したり、化粧品をテストしたり、外科手術や美容整形の方法を改善したりするのに役立ちます。センサーが追加されることで、ロボットが周囲をよりよく理解する手助けにもなります。

本研究では、人間に似た顔を作成するために、似た素材と構造を使用しました、と竹内氏は述べました。彼は表面のしわや外皮層をより厚くする必要があると述べ、これによりリアルさが増すとしています。具体的には、汗腺、皮脂腺、毛穴、血管、脂肪、神経などを追加することが含まれます。

動きは重要です。将来の研究では、より人間らしい表情を作り出すために高度なパーツを追加することを目指します。主な目標は、自己修復する肌、優れた感知能力、人間のような動作スキルを備えたロボットを開発することです。

竹内の研究は、化粧品業界にとって重要であり、整形外科医の研修に役立つ可能性があります。また、人間の皮膚がどのように振る舞い、反応するかについて、より良いモデルを提供することで、医療研究を向上させることもできます。

生物学的要素とロボット技術の統合が進展しており、これが医学研究、美容製品、さらにはロボティクスの分野で役立つことが期待されています。