طراحی یک پوست مصنوعی با ویژگی‌های پوست انسان برای ربات‌ها

فرارو- در سال‌های اخیر، دانشمندان بسیاری در سراسر جهان تلاش کرده اند که سیستم‌های مصنوعی با عملکرد بدن انسان ایجاد کنند. محققان دانشگاه Donghua چین و مؤسسهٔ پژوهشی یولیش آلمان به تازگی نوعی پوست یونی مصنوعی خود ترمیم شونده طراحی کرده اند که عملکردی مشابه پوست انسان ارائه می‌دهد.

به گزارش فرارو به نقل از rahnamato، «شنگتونگ سان» یکی از محققین این مطالعه، می‌گوید: «همانطور که می‌دانید، پوست بزرگترین عضو بدن انسان است که هم به عنوان یک لایه محافظ و هم رابط حسی برای حفظ سلامت و درک بدن ما عمل می‌کند. با توجه به توسعه هوش مصنوعی و رباتیک در عصر کنونی، محققان اکنون در تلاشند تا ربات‌های انسان نما را با یک پوست مصنوعی که تمام خواص مکانیکی و حسی پوست انسان را دارا است، بپوشانند. این پوست به ربات‌ها کمک می‌کند تا آن‌ها نیز بتوانند مانند ما محیط خارجی در حال تغییر را درک کنند.»

از آنجایی که پوست انسان یک سیستم بسیار پیچیده است، تقلید از تمام عملکرد‌های آن می‌تواند بسیار چالش برانگیز باشد. به عنوان مثال، پوست انسان می‌تواند انواع تغییرات محیطی، از جمله فشار، تغییر شکل سطح و تغییرات دما را به سادگی با دریافت سیگنال‌های الکترونیکی مبتنی بر یون حس کند.

سان می‌گوید: «پوست انسان نرم است، اما زمانی که کشیده می‌شود، بسیار سفت می‌شود. پوست انسان می‌تواند با ترمیم کامل ساختار و عملکرد خود به طور طبیعی زخم‌ها را در مدت چند روز التیام ببخشد. مهمتر از آن، همراه با حرات بدن، بیش از یک میلیون چرخه تغییر شکل در سال اتفاق می‌افتد. در این شرایط نیز خواص پوست هیچ تغییری نمی‌کند و همچنان ثابت می‌ماند.»

دانشمندان اخیرا چندین پوست مصنوعی ابداع کرده‌اند که به آن‌ها پوست الکترونیکی یا یونی نیز گفته می‌شود. اکثر این سیستم‌ها تنها بخشی از ویژگی‌های طبیعی پوست را دارا می‌باشند. سان و همکارانش چندین سال است در تلاشند تا موادی واقعی‌تر و شبیه‌تر به پوست طراحی کنند.

او می‌گوید: «ما در حین انجام مطالعات خود، متوجه شدیم که پوست چندین ویژگی جالب را با یک ساختار نانوالیاف سلسله مراتبی ترکیب می‌کند. این ساختار توسط یک داربست محکم فیبریل کلاژن تعبیه شده در ماتریکس الاستین درهم تنیده شده تعریف می‌شود. این دو فاز نه تنها با کمک فیبروبلاست‌های پوستی روی زخم بهبود می‌یابند، بلکه با ایجاد آسیب در نانوفیبریل‌های کلاژن سخت، چقرمگی شکستگی بسیار بالایی را به پوست انسان می‌دهند.»

محققان با الهام از ساختار طبیعی پوست، اقدام به طراحی یک پوست مصنوعی جدید بر اساس یک نانومش خود ترمیم شونده و یک ماتریکس یونی کردند که می‌توانند به ترتیب عملکرد‌های کلاژن و الاستین را شبیه سازی کنند. این کار یک ماده پوست مانند نرم ایجاد می‌کند که در صورت کشیده شدن سفت می‌شود. علاوه بر این، پوست مصنوعی ساخته شده پس از آسیب‌دیدگی می‌تواند به تنهایی خود را ترمیم کند. این پوست در برابر خستگی مقاوم است و به آسانی تغییر شکل داده می‌شود. سان می‌گوید: «پوست یونی هیبریدی ما می‌تواند به کمک رطوبت بهبود یابد.»