Les scientifiques ont utilisé de la « peau humaine vivante » pour créer un visage pour le robot. Cela m’a souri et m’a fait pleurer.

Récemment, des scientifiques japonais ont créé un « visage » pour un robot capable de sourire, de bouger et d'avoir des rides.

De nombreux internautes ont pensé à "Terminator" après l'avoir vu. Après tout, le sourire sur la photo ressemble à la performance de Schwarzenegger dans "Terminator".

Il ne s'agit pas en fait d'un film de science-fiction, mais d'un "visage de robot" créé par l'équipe du professeur Shoji Takeuchi et Michio Kawai de l'Université de Tokyo au Japon à partir de tissus cellulaires de peau humaine vivante.

Et ce visage est très probablement utilisé en premier sur les gens.

Comment mettre de la « peau humaine » sur un robot

Depuis plus d’une décennie, les chercheurs en robotique expérimentent divers matériaux, dans l’espoir d’en trouver un capable de protéger les machines complexes des robots tout en étant suffisamment souples et légers, mais les progrès ont été lents.

Bien que la peau en silicone actuelle des robots puisse imiter la peau humaine dans une certaine mesure, les détails ne suffisent toujours pas. Non seulement il est difficile d'obtenir une adhérence appropriée à la machine, mais une fois la surface rayée, cela affectera souvent la fonction mécanique. .

Comment pouvons-nous parler de service aux gens si nous voyons un robot qui fait peur aux gens ?

Le scientifique japonais Shoji Takeuchi a décrit cette méthode dans son article "Ancres de type perforation inspirées du ligament cutané pour visage robotique recouvert de peau vivante (Ancres de type perforation inspirées du ligament cutané pour visage robotique recouvert de peau vivante)", Parce que la peau qu'elle génère est un mélange de cellules de peau humaine, il ressemble beaucoup à la peau humaine et résout dans une large mesure le problème de la fixation de la peau par le robot.

Chez l'homme, il existe un énorme réseau ligamentaire qui fixe la peau aux muscles et aux tissus sous-jacents. Les chercheurs ont suivi cette idée et ont conçu une structure perforée en forme de V, a déclaré le professeur Takeuchi.

En imitant la structure ligamentaire de la peau humaine et en utilisant des perforations en forme de V spécialement conçues dans le matériau solide, nous avons découvert un moyen de combiner la peau artificielle avec des structures structurelles mécaniques. La conception des perforations en forme de V imite la structure des ligaments de la peau humaine, permettant à la peau de bouger avec les pièces mécaniques du robot sans se déchirer ni se décoller.

Les chercheurs ont également testé et évalué la capacité de cette ancre perforée à fixer les tissus cutanés à travers une série d’expériences :

Premièrement, pour démontrer la polyvalence des ancres perforées sur des objets 3D couvrant des contours complexes, les chercheurs ont fabriqué un dispositif facial 3D recouvert d'équivalents cutanés.

Un équivalent dermique fixé sur l'ancre a été formé en versant une solution cutanée en gel et en incubant pendant 7 jours. Afin d'imiter la structure du visage humain, ils ont également creusé de petits trous dans le visage du robot et les ont remplis d'une grande quantité de gel contenant des matériaux élastiques.

Ensuite, des kératinocytes épidermiques artificiels ont été inoculés sur le derme et cultivés pendant 17 jours, formant finalement une peau de robot avec des couches de derme et d'épiderme.

L’étude a noté qu’une épaisseur uniforme de l’espace d’injection de collagène est essentielle pour obtenir une couverture uniforme et a révélé que l’épaisseur des équivalents cutanés variait en fonction des différentes zones de contour.

Des expériences ont également montré que l'utilisation d'ancres perforées est essentielle pour sécuriser les équivalents cutanés, sinon les tissus se sépareraient en raison des forces contractiles.

Afin de vérifier l'effet des ancres perforées sur l'inhibition du rétrécissement de la peau, les chercheurs ont produit des dispositifs avec des ancres perforées de différents diamètres (1 mm, 3 mm et 5 mm) et ont injecté du gel de collagène contenant des fibroblastes de peau normale humaine dans le dispositif pour former un derme équivalent. , le rétrécissement de l'équivalent cutané a été observé sur une période de 7 jours.

Les résultats montrent que :

• Les échantillons sans ancres ont diminué de 84,5 % en 7 jours, tandis que les échantillons avec ancres ont beaucoup moins diminué.
• Une cheville de 1 mm de diamètre limite le retrait à 33,6 %.
• Une cheville de 3 mm de diamètre limite en outre le retrait à 26,3 %.
• À 5 mm, le degré de retrait a augmenté de 32,2 %.

Cela peut être dû au fait que les ancres plus grandes occupent plus de surface, ce qui entraîne un rétrécissement plus important du tissu vers le centre.

Les chercheurs ont également évalué l'impact du nombre de points d'ancrage sur les performances d'ancrage grâce à la méthode des éléments finis (en utilisant la technologie de simulation informatique pour évaluer et analyser l'impact du nombre de points d'ancrage sur les performances d'ancrage. Les résultats ont montré :

• Plus le nombre d'ancrages est grand, plus la peau est résistante aux forces d'étirement.
• Lorsque le boulon d'ancrage est éloigné du point de contrainte, la peau subira un déplacement important sous une faible force.

Autrement dit, les zones avec une densité d'ancrage plus faible permettent une plus grande déformation mais ont tendance à provoquer des charges concentrées sur un seul ancrage. À l’inverse, une densité d’ancrage plus élevée peut fournir une adhérence plus forte et une déformation plus faible.

Cela démontre l’utilité potentielle des ancres perforées pour l’actionnement sélectif de la peau du visage, tout comme les muscles du visage humain. En d’autres termes, la disposition des différentes densités d’ancrage sur la peau deviendra la clé du dessin « d’expression » sur la peau.

Dans l’expression émotionnelle humaine, la peau du visage est souvent amenée à former des expressions grâce à la contraction des muscles mimiques. Sur cette peau, les chercheurs ont également contrôlé l’épaisseur de la peau, la densité des points d’ancrage, la longueur de l’ancrage et d’autres facteurs pour déformer sélectivement la peau et recréer un sourire semblable à celui d’un visage humain.

Pourquoi la « peau » est si importante

En fait, le professeur Takeuchi a toujours préconisé de combiner des tissus biologiques humains et des matériaux mécaniques pour créer des robots aux caractéristiques plus anthropomorphes. il pense:

La peau vivante est la solution ultime pour donner aux robots une apparence et une sensation biologiques.

En 2022, lui et son équipe ont utilisé du collagène et des fibroblastes dermiques pour créer des doigts dermiques semblables à ceux des humains.

La « peau » artificielle créée a non seulement une bonne élasticité, mais peut également se froisser et s'étirer avec les mouvements des doigts, donnant aux gens une sensation très proche des vrais doigts.

Et la peau possède également un certain degré de réparabilité. Les chercheurs ont pratiqué une petite incision sur le "doigt" et ont utilisé un pansement au collagène pour l'envelopper. Après l'avoir laissé dans une boîte de Pétri pendant une semaine, le collagène a pu réparer la peau dans une certaine mesure.

Après cette expérience, le professeur Takeuchi a déclaré :

Nous avons été frappés par la façon dont les tissus cutanés se conformaient à la surface du robot.

En janvier de cette année, il a également proposé d'imiter les muscles humains pour fabriquer des jambes de robot, créant ainsi un robot biohybride à structure mécanique avec des machines comme les os et les tissus humains comme la peau et la chair.

Même si la peau artificielle d'aujourd'hui semble encore un peu « effrayante », en fait, rendre les robots de plus en plus semblables aux humains est l'un des objectifs importants des robots humanoïdes.

Cela est principalement dû au fait que les robots humanoïdes peuvent offrir une expérience d’interaction plus naturelle et plus conviviale en imitant les humains dans leur apparence, leurs expressions et leurs mouvements. Cette similitude permet aux humains de se sentir plus à l’aise lorsqu’ils interagissent avec les robots, ce qui facilite leur acceptation et leur confiance. Takeuchi Shoji a dit :

Les visages et expressions de type humain améliorent la communication et l'empathie dans les interactions homme-robot, rendant les robots plus efficaces en matière de soins de santé, de service et de compagnie.

Par exemple, dans de nombreux films de science-fiction, une peau humaine réaliste est devenue la caractéristique standard des robots humanoïdes. Même dans "Liao Zhai", une belle "peau peinte" est un choix inévitable pour les fantômes pour se rapprocher des humains.

De toute évidence, les humains sont naturellement plus susceptibles d’établir des liens émotionnels avec des visages et des modèles de comportement similaires, leur apportant ainsi un soutien émotionnel et une camaraderie. En imitant les expressions, les voix et le langage corporel humains, les robots humanoïdes peuvent s'intégrer plus facilement dans les environnements de travail humains, utiliser les mêmes outils et équipements que les humains et même remplir les rôles d'acteurs, de modèles ou de créateurs d'art.

Wang Yifan, professeur adjoint à l'École de génie mécanique et aérospatial de l'Université technologique de Nanyang à Singapour, a déclaré que cette combinaison de peau donne aux robots biohybrides le potentiel de ressentir :

Cela pourrait permettre aux robots de détecter les humains et d’interagir avec eux en toute sécurité.

Cependant, même si l’expérience a été couronnée de succès, il reste encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir l’utiliser sur des robots, a déclaré le professeur Takeuchi :

Premièrement, nous devons améliorer la durabilité et la longévité de la peau cultivée lorsqu’elle est appliquée aux robots, en abordant spécifiquement les problèmes liés à la nutrition et à l’hydratation. Cela peut impliquer le développement de vaisseaux sanguins intégrés ou d’autres systèmes de perfusion dans la peau. Deuxièmement, il est essentiel d’augmenter la résistance mécanique de la peau pour qu’elle corresponde à celle de la peau humaine naturelle. Cela nécessite d’optimiser la structure et la concentration du collagène dans la peau cultivée.

Il a également souligné que pour fonctionner réellement, la peau artificielle doit être capable de transmettre des informations sensorielles telles que la température et le toucher au robot qui la porte, et c'est le prochain objectif de recherche du professeur Takeuchi.

Notre objectif est de créer une peau qui imite fidèlement les fonctions de la vraie peau en construisant progressivement des composants de base tels que les vaisseaux sanguins, les nerfs, les glandes sudoripares, les glandes sébacées et les follicules pileux.

Il convient de mentionner que si la recherche sur la peau artificielle aboutit, elle pourra non seulement être utilisée dans la fabrication de robots, mais aura également un grand potentiel d'application dans d'autres domaines, tels que la conception et la fabrication de prothèses, le traitement des brûlures, les séquelles cosmétiques, la paralysie faciale, etc. Michio Kawai exprime:

Avec le développement de la technologie de l’IA et de plusieurs autres, permettant aux robots d’assumer davantage de rôles, les exigences fonctionnelles des skins de robots évoluent également.

Dans certaines expériences, les chercheurs ont découvert que lorsque la peau d’un robot conserve une forme pendant une longue période, elle peut reproduire le processus de génération de rides :

Des modèles de peau qui reproduisent la formation des rides pourraient potentiellement être utilisés pour tester des cosmétiques et des produits de soins de la peau conçus pour prévenir, retarder ou améliorer la formation des rides.

Cela jouera sans aucun doute un rôle énorme dans la recherche et le test de nouveaux produits cosmétiques et de soins de la peau.

Cette « peau » spécialement créée pour les robots sera très probablement utilisée en premier sur les humains.

De toute évidence, il existe encore une certaine controverse quant à savoir si cette technologie peut aider les robots à ressembler davantage à des humains, mais elle pourrait être utilisée dans des domaines autres que celui des robots.

N'est-ce pas une autre sorte de succès ?

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