I robot del futuro potrebbero essere avvolti in una pelle vivente in grado di autoripararsi, in modo simile a come guarisce la pelle umana, grazie a un nuovo approccio che coinvolge cellule cutanee coltivate. La pelle apparirà anche più viva grazie a un nuovo modo di collegarla allo scheletro del robot, oltre al fatto che può riparare da sola eventuali tagli o graffi, hanno detto i ricercatori. Hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Cell Reports Physical Science.

La pelle artificiale è stata a lungo pubblicizzata come un modo per rendere i robot più simili agli esseri umani (e la pelle coltivata sembra più realistica rispetto ai materiali sintetici come il lattice). Ma senza il giusto tipo di approccio adesivo, la pelle artificiale può staccarsi dal telaio di un robot in modo visivamente inquietante. I ricercatori di robotica hanno già provato a risolvere il problema della caduta della pelle artificiale da un telaio metallico fissandola con "ancore", strutture incernierate o a forma di fungo. Ciò impedisce alla pelle di spostarsi sulla parte superiore del telaio del robot, ma le strutture adesive possono sporgere come protuberanze sotto la pelle, compromettendone l'aspetto umano. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno aperto la strada a un metodo in cui lo scheletro del robot contiene piccoli fori in cui la pelle coltivata artificialmente può estendere ganci a forma di V noti come “ancore di tipo trapano”. Questi mantengono la pelle artificiale attaccata al robot mantenendo una superficie liscia e flessibile. La pelle artificiale viene stratificata su un robot trattato con un plasma di vapore acqueo per renderla idrofila (in altre parole, per garantire che i fluidi siano attratti dalla superficie). Ciò significa che il gel della pelle coltivato viene attirato più in profondità nei fori per aderire più vicino alla superficie del robot.

Uno dei principali vantaggi di questa nuova skin (pelle) è che consentirà ai robot di operare a fianco degli esseri umani senza subire inutili usure. Piccoli segni di usura o danni simili possono essere riparati senza dover riparare manualmente i robot, ha affermato il team. Tuttavia, non hanno misurato la velocità con cui la pelle artificiale guariva dopo l’infortunio. In una dimostrazione, i ricercatori hanno ricreato il modo in cui cambia la pelle quando una persona sorride. Ciò ha comportato il fissaggio della pelle artificiale al volto robotico con uno strato scorrevole di silicone al di sotto. Ciò porta a "sbuffi sulle guance", poiché i muscoli si stringono e fanno sollevare la pelle ad ogni angolo della bocca. Con gli ancoraggi per trapano, la pelle può adattarsi perfettamente allo stampo 3D di un viso, senza bulloni o ganci sporgenti. I ricercatori hanno anche confrontato la pelle artificiale applicata su una superficie con e senza ancoraggi basati sulla perforazione. Sulle superfici senza ancoraggi, la pelle si è ridotta dell'84,5% in sette giorni, rispetto al 33,6% su una superficie con ancoraggi da 0,04 pollici (1 millimetro). Restringere la pelle di un robot separerebbe la pelle dalla struttura interna del robot, rovinandone l'aspetto realistico e causando potenzialmente danni allo strato di pelle. La pelle su superfici con ancoraggi più grandi di 0,1 pollici (3 mm) e 0,2 pollici (5 mm) è durata ancora più a lungo, rispettivamente nel 26,4% e nel 32,2%.

Shoji Takeuchi, ricercatore presso l'Istituto di Scienze Industriali (IIS), Università di Tokyo, ha dichiarato a WordsSideKick.com che sarebbero ancora necessari diversi passaggi prima che i robot possano potenzialmente avere la pelle utilizzando i metodi del team. 

"In primo luogo, dobbiamo aumentare la durabilità e la longevità della pelle in coltura quando applicata ai robot, in particolare affrontando le questioni relative all'apporto di nutrienti e umidità. Ciò potrebbe comportare lo sviluppo di vasi sanguigni integrati o altri sistemi di perfusione all'interno della pelle. In secondo luogo, è essenziale migliorare la resistenza meccanica della pelle in linea con quella della pelle umana naturale. Ciò include l’ottimizzazione della struttura e della concentrazione del collagene all’interno della pelle coltivata”, ha affermato Shoji Takeuchi.

Takeuchi ha anche osservato che, per essere veramente funzionale, la pelle artificiale dovrà eventualmente trasmettere informazioni sensoriali come la temperatura e il tatto a qualsiasi robot che la indossi, oltre ad essere resistente al biofouling. 

Gli scienziati hanno affermato che la ricerca in questo settore potrebbe migliorare la nostra comprensione di come i muscoli facciali trasmettono le emozioni, il che, a sua volta, potrebbe portare a progressi nella chirurgia per trattare condizioni come la paralisi facciale o per espandere le capacità dei cosmetici e della chirurgia ortopedica. Una migliore presa dell’innesto cutaneo potrebbe anche evitare la necessità di fori a forma di V nei futuri telai robotici.