حس لامسه یکی از مهمترین ویژگی‌های موجودات زنده است. احساس سرد یا گرم بودن اجسام و مواردی از این دست برای ربات-ها بسیار دشوار است. در پنج ماه اخیر سه تحقیق بسیار جالب در مورد توسعه پوست مصنوعی برای ربات‌ها منتشر شده است. یک پوست مصنوعی جدید ساخته شده در Caltech اکنون می تواند به ربات ها این توانایی را بدهد که دما، فشار و حتی مواد شیمیایی سمی را از طریق یک لمس ساده حس کنند.

این فناوری جدید بخشی از یک پلتفرم رباتیک است که پوست مصنوعی را با بازوی رباتیک و حسگرهایی که به پوست انسان متصل می شوند، ادغام می‌کند. یک سیستم یادگیری ماشین که این دو را به هم متصل می‌کند، به کاربر انسانی اجازه می‌دهد تا ربات را با حرکات خود کنترل کند در حالی که بازخورد را از طریق پوست مصنوعی دریافت می‌کند. هدف این است که به انسان کنترل دقیق تری بر ربات ها بدهد و در عین حال از انسان‌ها در برابر خطرات احتمالی محافظت کند. پوست قابل چاپ ساخته شده در این آزمایشگاه یک هیدروژل ژلاتینی است و نوک انگشتان ربات را بسیار شبیه به انگشتان ما می‌کند.

درون آن هیدروژل، حسگرهایی تعبیه شده است که به پوست مصنوعی توانایی تشخیص دنیای اطراف خود را می‌دهد. این حسگرها به معنای واقعی کلمه بر روی پوست چاپ می‌شوند، به همان روشی که چاپگر جوهرافشان متن را روی یک ورق کاغذ چاپ می‌کند. پس از چاپ ساختاری از سیم‌های نانوذرات نقره، محققان می‌توانند لایه‌هایی از حسگرهای در مقیاس میکرومتر را چاپ کنند که می‌توانند برای تشخیص موارد مختلف استفاده شوند.

پوست مصنوعی با قابلیت یادگیری

اما در تحقیق دیگری تیمی از مهندسان دانشگاه گلاسکو پوست مصنوعی را با نوع جدیدی از سیستم پردازش مبتنی بر "ترانزیستورهای سیناپسی" ساخته اند که از مسیرهای عصبی مغز برای یادگیری تقلید می‌کند. یک دست رباتیک که از پوست هوشمند استفاده می‌کند، توانایی قابل توجهی در یادگیری واکنش به محرک‌های خارجی نشان می‌دهد. پوست ساخته شده توسط این محققان به نوعی می‌تواند درد را احساس کند. از نظر من این تحقیقات بسیار ارزشمند و مهم است، حدود ده سال است مراکز مختلف علمی برروی ساخت انواع پوست‌های مصنوعی برای ربات‌ها، حسگرهای نرم و قابل چاپ و فناوری‌های مختلف برای توسعه چنین سیستم‌هایی کار می‌کنند و حال به نظر می‌رسد که ترکیب هوش مصنوعی و شبکه‌های عصبی مصنوعی هوشمند با این فناوری‌ها دارد به مرحله‌ای می‌رسد که شاید به زودی شاهد دست‌های مصنوعی رباتیکی برای افراد باشیم که فراتر از یک پروتز درمانی ساده هستند و بخش قابل توجهی از لامسه را به افراد منتقل می‌کنند و همچنین ربات‌هایی که از راه دور قابلیت لمس کردن را برای ما محیا می‌سازند.

پوست دست انسان شبیه سازی شد

در تحقیق بسیار مهمی که به تازگی منشتر شده است، دانشمندان ژاپنی با ساختن پوست زنده انسان برای ربات‌ها، تحول جدیدی را به نمایش گذاشتند. روش توسعه‌یافته که در در مجله Matter ارائه شد، نه تنها بافتی شبیه به پوست انگشت را به ارمغان می‌آورد، بلکه عملکردهای ضد آب و خود ترمیمی نیز دارد.
انگشت رباتیک جدید دارای پوستی است که در یک محیط کشت سلولی ساخته شده است. حالتی لیز و عرق کرده دارد و شنیدن صدای حرکت موتور‌های ربات در هماهنگی با انگشتی که دقیقاً شبیه به یک انگشت واقعی است، بسیار جالب است.

در حالی که پوست‌های رباتیک سیلیکونی فعلی ساخته شده برای ربات‌ها می‌تواند ظاهر انسان را تقلید کند، اما در مورد بافت‌های ظریف مانند چین و چروک، فاقد عملکردهای خاص پوست است. تلاش برای ساخت ورقه‌های پوست زنده نیز برای پوشش ربات‌ها تا اکنون موفقیت محدودی داشته است، زیرا تطبیق آنها با اجسام پویا یا سطوح ناهموار چالش برانگیز است. اما محققان دانشگاه توکیو روشی را برای پوشاندن انگشت رباتیک با سلول های زنده انسان ابداع کردند.

برای پوشاندن موثر سطوح با سلول‌های پوست، آن‌ها یک روش قالب‌گیری بافت برای قالب‌گیری مستقیم بافت پوست در اطراف ربات ایجاد کرده‌اند که منجر به پوشش پوستی یکپارچه روی انگشت رباتیک شده است.

برای ساختن پوست، تیم ابتدا انگشت رباتیک را در یک استوانه پر از محلولی از کلاژن و فیبروبلاست‌های پوستی انسان، دو جزء اصلی که بافت همبند پوست را تشکیل می دهند، فرو برد. موفقیت این مطالعه در واکنش طبیعی این ترکیب کلاژن و فیبروبلاست به انقباض است. این پوست منقبض شده و کاملاً با انگشت مطابقت دارد. این سلول‌ها 90 درصد از خارجی‌ترین لایه پوست را تشکیل می‌دهند و به ربات بافتی شبیه پوست و خاصیت حفظ رطوبت می‌دهند.

پوست ساخته شده دارای قدرت و کشش کافی برای تحمل حرکات پویا در حین خم شدن و کشیده شدن انگشت رباتیک می-باشد. زمانی که پوست زخمی می‌شود، می‌توان مانند پوست انسان‌ با کمک یک باند کلاژن، که به تدریج باپوست شکل می‌گیرد و در برابر حرکات مکرر مفاصل مقاومت است، ترمیم شود.

محققان از سازگاری بافت پوست با سطح ربات شگفت‌زده شده‌اند. اما این کار تنها اولین قدم به سوی ایجاد ربات‌هایی است که با پوست زنده پوشیده خواهند شد. پوست توسعه یافته بسیار ضعیف تر از پوست طبیعی است و بدون تامین مداوم مواد مغذی و حذف مواد زائد نمی‌تواند برای مدت طولانی زنده بماند. در مرحله بعد، محققان قصد دارند به این مسائل رسیدگی کنند و ساختارهای عملکردی پیچیده‌تری را در پوست بگنجانند، مانند نرون‌های حسی، فولیکول‌های مو، ناخن‌ها و غدد عرق.