최초의 현실적인 자가 치유 로봇 얼굴

도쿄 대학 연구진은 인간의 피부 인대에서 영감을 받아 공학적 피부 조직을 복잡한 형태의 인간형 로봇에 결합하는 방법을 찾았다.

도쿄 대학의 다케우치 쇼지(Shoji Takeuchi) 교수는 성명서에서 실물과 같은 외관 외에도 로봇 플랫폼의 잠재적인 이점에는 이동성 증가, 자가 치유 능력, 내장된 감지 기능 등이 포함된다고 밝혔다. 그들의 연구는 화장품 산업과 성형외과 의사 교육에도 유용할 수 있다.

피부를 복잡한 구조에 결합

다케우치는 생물학과 기계공학이 만나는 바이오하이브리드 로봇공학 분야의 선구자이다. 지금까지 그의 바이오하이브리드 시스템 연구소(Biohybrid Systems Laboratory)는 3D프린팅 된 실험실에서 배양한 고기와 치료할 수 있는 공학적 피부를 갖춘 생물학적 근육 조직을 사용하여 걷는 미니 로봇을 만들었다.

“인간의 피부-인대 구조를 모방하고 고체 물질에 특수 제작된 V자형 천공을 사용함으로써 우리는 피부를 복잡한 구조에 결합시키는 방법을 찾았다. 피부의 자연스러운 유연성과 강력한 접착 방식은 피부가 찢어지거나 벗겨지지 않고 로봇의 기계적 구성 요소와 함께 움직일 수 있음을 의미한다.”라고 다케우치는 말했다.

표면의 어떤 모양에도 살아있는 피부가 적용될 수 있다. 가능성을 생각해 보라.

앵커를 활성화하여 살아있는 피부 미소를 지닌 2D 안면 로봇(이미지출처 ©2024 Takeuchi et al. CC-BY-ND)

피부 조직을 단단한 표면에 부착하는 이전 방법에는 미니 앵커나 후크 등이 사용되었지만, 이로 인해 피부 코팅을 수용할 수 있는 표면 종류가 제한되어 이동 중에 손상을 일으킬 수 있었다. 대신 작은 천공을 조심스럽게 설계함으로써 기본적으로 모든 표면 모양에 스킨을 적용할 수 있다.

비결: 접착을 위해 특수 콜라겐 젤을 사용한다. 이 젤은 자연적으로 점성이 있어서 미세한 천공에 주입하기 어렵다. 그러나 그들은 플라즈마 처리라고 불리는 플라스틱 접착을 위한 일반적인 기술을 사용하여 피부를 문제의 표면에 가깝게 유지하면서 콜라겐을 천공의 미세한 구조로 끌어들이는 데 성공했다.

인간과 같은 손재주와 사실적인 피부를 갖춘 초자가 치유 로봇을 상상해 보라.

다케우치는 "개발 과정에서 부드럽고 젖은 생물학적 조직을 조작하는 것은 현장 외부의 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 어렵다"고 말했다. “예를 들어 불임이 유지되지 않으면 박테리아가 침투하여 조직이 죽을 수 있다. 그러나 이제 우리가 이것을 할 수 있으므로 살아있는 피부는 로봇에게 다양한 새로운 능력을 가져올 수 있다.

“자가 치유는 큰 일이다. 일부 화학 기반 물질은 스스로 치유되도록 만들 수 있지만 열, 압력 또는 기타 신호와 같은 유발 요인이 필요하며 세포처럼 증식하지도 않는다. 생물학적 피부는 우리처럼 경미한 열상을 복구하며, 감지 등에 사용하기 위해 신경과 기타 피부 기관을 추가할 수 있다.”

미용 및 수술 절차에 대한 주요 영향

“페이스온어칩은 피부 노화, 화장품, 수술, 성형수술 등에 대한 연구에 유용할 수 있다. 그리고 센서가 내장될 수 있다면 로봇은 더 나은 환경 인식과 향상된 대화형 기능을 갖게 될 것이다.”라고 다케우치는 말했다.

“우리는 땀샘, 피지선, 모공, 혈관, 지방 및 신경을 통합함으로써 더 두껍고 더 현실적인 피부를 만들 수 있다고 믿는다. 로봇 내부에 정교한 액추에이터, 즉 근육을 통합하여 인간과 같은 표정을 만들어낸다.”

"스스로 치유할 수 있고, 주변 환경을 더 정확하게 감지하며, 인간과 같은 손재주로 작업을 수행할 수 있는 로봇을 만드는 것은 믿을 수 없을 만큼 동기를 부여한다."