في تطور علمي مثير، تمكن باحثون من تطوير تقنية جديدة لتغليف روبوتات المستقبل بجلد حقيقي قابل للإصلاح الذاتي، مستلهمين الفكرة من طريقة التئام الجروح لدى البشر.

هذا الابتكار المذهل قد يُحدث ثورة في تصميم الروبوتات ويزيد من شعبيتها في المجتمع.

الروبوتات بجلد بشري

نُشرت نتائج هذا البحث في مجلة “Cell Reports Physical Science”، واستعرض الباحثون كيفية استخدام خلايا الجلد المزروعة لخلق سطح جلدي واقعي للروبوتات.

وبفضل هذه التقنية، لن يكون الجلد مجرد غلافٍ جمالي، بل سيمكنه التفاعل مع البيئة وإصلاح نفسه في حال تعرضه لأي جروح أو خدوش، ليمثل صفات بشرية حقيقية.

ويعتبر الجلد الاصطناعي التقليدي أقل فاعلية، حيث يتمتع بمظهر يشبه الحياة، ولكنه غالباً ما يعاني من مشاكل في الالتصاق بهيكل الروبوت.

وعلى الرغم من أن المواد الاصطناعية مثل اللاتكس قد تُستخدم في بعض التطبيقات، إلا أن تأثيرها البصري لا يتناسب مع التطلعات المستقبلية للتقنيات الروبوتية.

ويمهد الابتكار في ربط الجلد الهيكلي بالروبوتات باستخدام المواد اللاصقة المناسبة، الطريق لتجربة أكثر سلاسة وجاذبية، مما يمكن أن يُعزز من تقبل المجتمع لهذه التكنولوجيا المتقدمة.

ترهل الجلد الاصطناعي

سعى باحثو الروبوتات سابقًا إلى معالجة مشكلة ترهل الجلد الاصطناعي عن الإطار المعدني من خلال استخدام هياكل، وعلى الرغم من أن هذه الأساليب كانت تمنع الجلد من التحرك، إلا أن الهياكل اللاصقة كانت قد تؤدي إلى ظهور كتل تحت الجلد، مما يؤثر سلبًا على مظهره الشبيه بالبشر.

في دراستهم الأخيرة، ابتكر الباحثون تقنية جديدة تعتمد على تصميم ثقوب صغيرة في هيكل الروبوت.

ويتمكن الجلد الاصطناعي المزروع من التعلق عبر خطافات على شكل حرف V وتعمل هذه الخطافات على تثبيت الجلد بطريقة تحافظ على سطح أملس ومرن، مما يعزز المظهر العام للروبوت ويجعله يبدو أكثر واقعية.

الجلد الروبوتي أكثر واقعية

ويتم وضع الجلد الاصطناعي فوق روبوت معالج ببلازما بخار الماء لجعله محبًا للماء - بمعنى آخر، لضمان انجذاب السوائل إلى السطح. وهذا يعني أن جل الجلد المزروع يتم سحبه إلى عمق أكبر في الثقوب للتشبث بشكل أوثق بسطح الروبوت.

من بين الفوائد الرئيسية لهذا الجلد الجديد أنه يسمح للروبوتات بالعمل جنبًا إلى جنب مع البشر دون التعرض للتلف والتآكل غير المبرر. وقال الفريق إنه يمكن إصلاح التمزقات الصغيرة أو التشوهات المماثلة دون الحاجة إلى إصلاح الروبوتات يدويًا. ومع ذلك، لم يقيسوا مدى سرعة شفاء الجلد الاصطناعي بعد تعرضه للتلف.

في إحدى التجارب، أعاد الباحثون خلق الطريقة التي يتغير بها الجلد عندما يبتسم الإنسان. وتضمن ذلك ربط الجلد الاصطناعي بالوجه الآلي بطبقة منزلقة من السيليكون تحته. ويؤدي هذا إلى "انتفاخ الخدود"، حيث تتقلص العضلات وتتسبب في دفع الجلد لأعلى عند أي زاوية من زوايا الفم. وباستخدام مسامير الثقب، يمكن للجلد أن يتناسب بسلاسة مع القالب الثلاثي الأبعاد للوجه، دون وجود مسامير أو خطافات بارزة.

كما قارن الباحثون الجلد الاصطناعي المطبق على سطح به مسامير تثبيت مثقبة وبدونها. على الأسطح الخالية من المسامير، انكمش الجلد بنسبة تصل إلى 84.5% على مدار سبعة أيام، مقارنة بنسبة 33.6% على سطح به مسامير تثبيت بقطر 0.04 بوصة (1 مليمتر). يؤدي انكماش الجلد على الروبوت إلى فصل الجلد عن الإطار الداخلي للروبوت، مما يؤدي إلى إتلاف مظهره الواقعي وقد يتسبب في تلف طبقة الجلد. استمر الجلد على الأسطح ذات المسامير التثبيت الأكبر بقطر 0.1 بوصة (3 مم) و0.2 بوصة (5 مم) لفترة أطول، بنسبة 26.4% و32.2% على التوالي).

وقال شوجي تاكيوتشي، الباحث في الدراسة بمعهد العلوم الصناعية بجامعة طوكيو، لموقع لايف ساينس إنه لا يزال يتعين اتخاذ عدة خطوات قبل أن تتمكن الروبوتات من ارتداء الجلد باستخدام أساليب الفريق.

وتابع "أولاً، نحتاج إلى تعزيز متانة وطول عمر الجلد المزروع عند تطبيقه على الروبوتات، وخاصة من خلال معالجة القضايا المتعلقة بإمدادات المغذيات والرطوبة. وقد يتضمن هذا تطوير الأوعية الدموية المتكاملة أو أنظمة تروية أخرى داخل الجلد".

ثانيًا، يعد تحسين القوة الميكانيكية للجلد لتتناسب مع قوة الجلد البشري الطبيعي أمرًا بالغ الأهمية. ويتضمن ذلك تحسين بنية الكولاجين وتركيزه داخل الجلد المزروع."

وأشار تاكيوتشي أيضًا إلى أنه لكي يكون الجلد الاصطناعي فعالاً حقًا، سيتعين عليه في النهاية نقل المعلومات الحسية مثل درجة الحرارة واللمس إلى أي روبوت يرتديه، بالإضافة إلى أن يكون مقاومًا للتلوث البيولوجي.

وقال العلماء إن البحث في هذا المجال قد يعزز فهمنا لكيفية نقل عضلات الوجه للعواطف - وهو ما قد يؤدي بدوره إلى تحقيق اختراقات في الجراحة لعلاج حالات مثل شلل الوجه أو توسيع قدرات جراحة التجميل والعظام. كما أن الفهم الأفضل لالتصاق الجلد قد يمنع الحاجة إلى أي ثقوب على شكل حرف V في الإطارات الروبوتية المستقبلية.