Humanoides Robotergesicht mit lebender Haut bedeckt
Das Aufkommen humanoider Roboter, die mit lebender Haut bedeckt sind, markiert einen bedeutenden Fortschritt in den Bereichen Robotik und Bioingenieurwesen. Forschende, darunter Teams der Universität Tokio und potenziell kooperierende Institutionen wie die Harvard Universität, haben ein humanoides Robotergesicht entwickelt, das mit im Labor gezüchteten, potenziell selbstheilenden menschlichen Hautzellen bedeckt ist und in der Lage ist zu lächeln und realistische Gesichtsausdrücke zu zeigen. Diese Innovation stellt einen wichtigen Schritt hin zu einer natürlicheren Mensch-Roboter-Interaktion dar und birgt vielversprechende Möglichkeiten für verschiedene medizinische und Forschungsanwendungen.
Forschende, hauptsächlich an der Universität Tokio ansässig, haben einen revolutionären Durchbruch erzielt, indem sie ein humanoides Robotergesicht geschaffen haben, das mit im Labor gezüchteten menschlichen Hautzellen bedeckt ist und in der Lage ist zu lächeln und lebensechte Gesichtsausdrücke zu formen. Diese Innovation stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Robotik und dem Bioingenieurwesen dar und eröffnet neue Möglichkeiten für die Mensch-Roboter-Interaktion und medizinische Anwendungen.
Die innovative Haut, die das Robotergesicht bedeckt, besteht aus menschlichen Hautzellen, typischerweise Fibroblasten und Keratinozyten, die in einer Kollagenmatrix kultiviert und auf einer 3D-gedruckten Harzbasis platziert werden. Ein einzigartiges Merkmal dieser Integration von lebendem Gewebe ist die Verwendung von „Perforationsankern“ – winzigen V-förmigen Löchern in der Roboterbasis, die mit dem Hautgewebe gefüllt sind. Diese Anker funktionieren ähnlich wie Bänder in der menschlichen Haut und bieten Festigkeit und Elastizität, während sie gleichzeitig entscheidend dazu beitragen, dass die gezüchtete Haut während der Bewegung fest mit der Roboterstruktur verbunden bleibt. Diese einzigartige Zusammensetzung ermöglicht es der Haut, sich natürlich zu bewegen, wodurch das handflächengroße Robotergesicht fließende Lächeln formen kann.
Die Bewegung des mehrere Zentimeter breiten Robotergesichts wird durch Aktuatoren ermöglicht, die mit der Basis verbunden sind und lebensechte Lächeln und Ausdrücke erzeugen. Dieser Fortschritt markiert einen bedeutenden Sprung in den Fähigkeiten von Robotern, Emotionen auszudrücken. Forschende haben die Bildung von Mimikfalten erfolgreich nachgebildet, indem sie das kleine Robotergesicht über längere Zeiträume kontinuierlich lächeln ließen. Dieses Ergebnis demonstriert nicht nur die Haltbarkeit des Konstrukts aus lebender Haut, sondern eröffnet auch der Kosmetikindustrie neue Wege, indem es eine neuartige Plattform für das Testen von Hautpflegeprodukten bietet, die entwickelt wurden, um Falten auf einem dynamischen, biologischen Modell zu verhindern oder zu reparieren.
Die aktuelle Version des mit lebender Haut bedeckten Robotergesichts steht vor mehreren Herausforderungen, an deren Bewältigung die Forschenden aktiv arbeiten. Obwohl sich die Haut bewegen und Ausdrücke formen kann, fehlen ihr wesentliche Funktionen echter menschlicher Haut, wie z. B. sensorische Fähigkeiten (Nerven) und die Blutgefäße, die für die Nährstoffversorgung, den Abtransport von Abfallprodukten und die Feuchtigkeitsregulierung notwendig sind. Die Überwindung dieser Einschränkungen ist ein Hauptaugenmerk, wobei Wissenschaftler die Integration neuronaler Strukturen und Perfusionskanäle in das Hautgewebe untersuchen – wichtige Hürden im weiteren Feld der biohybriden Robotik. Darüber hinaus, während frühere Studien die selbstheilenden Eigenschaften von ähnlicher im Labor gezüchteter Haut auf Roboterfingern demonstriert haben, bleibt die Anwendung und Bestätigung ähnlicher Reparaturtests am lächelnden Robotergesicht ein zukünftiges Ziel. Diese Fortschritte sind unerlässlich für die Entwicklung robusterer und haltbarerer Schnittstellen aus lebender Haut, die die biohybride Robotik potenziell revolutionieren könnten.
Die Bedeckung von Robotern mit gezüchteter menschlicher Haut könnte die Mensch-Roboter-Interaktion verändern und es Maschinen ermöglichen, Emotionen auszudrücken und auf lebensechtere Weise zu kommunizieren. Diese Innovation könnte die Kluft zwischen künstlichen und biologischen Einheiten überbrücken und Roboter in verschiedenen Umgebungen zugänglicher und nachvollziehbarer machen. Über die Verbesserung der Interaktion hinaus hat die Technologie weitreichende Auswirkungen auf Branchen wie das Gesundheitswesen, wo menschenähnlichere Roboter Patienten Trost und Unterstützung bieten könnten. Darüber hinaus bietet die Fähigkeit, die Bildung von Falten in kleinem Maßstab nachzubilden, der Kosmetikindustrie einzigartige Möglichkeiten, genauere Tests von Hautpflegeprodukten durchzuführen, die zur Vorbeugung oder Reparatur von Falten bestimmt sind, indem ihre Auswirkungen auf einem dynamischen, lebenden Gewebemodell und nicht auf statischen Modellen oder Tierversuchen beobachtet werden.