Les tissus cutanés modifiés confèrent aux robots des propriétés et des capacités spéciales

Les chercheurs ont trouvé un moyen de lier des tissus cutanés modifiés aux formes complexes de robots humanoïdes. Cela apporte des avantages potentiels aux plates-formes robotiques, tels qu’une mobilité accrue, des capacités d’auto-guérison, des capacités de détection intégrées et une apparence de plus en plus réaliste.

S’inspirant des ligaments cutanés humains, l’équipe, dirigée par le professeur Shoji Takeuchi de l’Université de Tokyo, a inclus des perforations spéciales dans le visage d’un robot, qui ont permis à une couche de peau de s’accrocher. Leurs recherches pourraient être utiles à l’industrie cosmétique et contribuer à la formation des chirurgiens plasticiens. L’ouvrage est publié dans la revue Rapports cellulaires Sciences physiques.

Takeuchi est un pionnier dans le domaine de la robotique biohybride, à la croisée de la biologie et du génie mécanique. Jusqu’à présent, son laboratoire, le Biohybrid Systems Laboratory, a créé des mini-robots qui marchent en utilisant du tissu musculaire biologique, de la viande cultivée en laboratoire imprimée en 3D, une peau artificielle capable de guérir, et bien plus encore. C’est au cours de ses recherches sur le dernier de ces objets que Takeuchi a ressenti le besoin d’approfondir l’idée de la peau robotique pour améliorer ses propriétés et ses capacités.

“Lors de recherches précédentes sur un robot en forme de doigt recouvert de tissu cutané artificiel que nous avons développé dans notre laboratoire, j’ai ressenti le besoin d’une meilleure adhésion entre les caractéristiques du robot et la structure sous-cutanée de la peau”, a déclaré Takeuchi.

“En imitant les structures des ligaments cutanés humains et en utilisant des perforations en forme de V spécialement conçues dans des matériaux solides, nous avons trouvé un moyen de lier la peau à des structures complexes. La flexibilité naturelle de la peau et la forte méthode d’adhésion permettent à la peau de bouger avec les composants mécaniques du robot sans se déchirer ni se décoller.”

Les méthodes précédentes permettant de fixer les tissus cutanés à des surfaces solides impliquaient des éléments tels que des mini-ancres ou des crochets, mais celles-ci limitaient les types de surfaces pouvant recevoir des revêtements cutanés et pouvant causer des dommages lors du mouvement. En concevant soigneusement de petites perforations, pratiquement n’importe quelle forme de surface peut être recouverte de peau.

L’astuce employée par l’équipe a consisté à utiliser un gel de collagène spécial pour l’adhésion, qui est naturellement visqueux et donc difficile à introduire dans les minuscules perforations. Mais en utilisant une technique courante d’adhésion plastique appelée traitement au plasma, ils ont réussi à amener le collagène dans les fines structures des perforations tout en maintenant la peau près de la surface en question.

“La manipulation de tissus biologiques mous et humides pendant le processus de développement est beaucoup plus difficile que ne le pensent les personnes extérieures au domaine. Par exemple, si la stérilité n’est pas maintenue, des bactéries peuvent pénétrer et les tissus mourront”, a déclaré Takeuchi.

“Cependant, maintenant que nous pouvons y parvenir, la peau vivante peut apporter toute une série de nouvelles capacités aux robots. L’auto-guérison est un gros problème : certains matériaux à base de produits chimiques peuvent être amenés à se guérir eux-mêmes, mais ils nécessitent des déclencheurs tels que la chaleur, “

Mais cette recherche n’a pas été réalisée uniquement pour prouver quelque chose. Takeuchi et son laboratoire ont un objectif en tête pour cette application qui pourrait aider dans plusieurs domaines de la recherche médicale. L’idée d’un organe sur une puce n’est pas particulièrement nouvelle et trouve une application dans des domaines tels que le développement de médicaments, mais un visage sur une puce pourrait être utile dans la recherche sur le vieillissement de la peau, les cosmétiques, les procédures chirurgicales, la chirurgie plastique et bien plus encore. De plus, si des capteurs peuvent être intégrés, les robots pourraient être dotés d’une meilleure connaissance de l’environnement et de capacités interactives améliorées.

“Dans cette étude, nous avons réussi à reproduire dans une certaine mesure l’apparence humaine en créant un visage avec le même matériau de surface et la même structure que les humains”, a déclaré Takeuchi.

“De plus, grâce à cette recherche, nous avons identifié de nouveaux défis, tels que la nécessité de rides superficielles et d’un épiderme plus épais pour obtenir une apparence plus humaine. Nous pensons que la création d’une peau plus épaisse et plus réaliste peut être obtenue en incorporant des glandes sudoripares, des glandes sébacées. , les pores, les vaisseaux sanguins, la graisse et les nerfs.

“Bien sûr, le mouvement est également un facteur crucial, pas seulement le matériau, donc un autre défi important consiste à créer des expressions semblables à celles des humains en intégrant des actionneurs sophistiqués, ou des muscles, à l’intérieur du robot. Créer des robots capables de se soigner eux-mêmes, de détecter leur environnement avec plus de précision et d’effectuer des tâches plus précises. effectuer des tâches avec une dextérité humaine est incroyablement motivant.