Des chercheurs japonais ont mis au point un robot facial doté d’une peau “vivante” fabriquée à partir de cellules humaines qui lui confère des fonctionnalités biologiques et une capacité d’expression, ce qui pourrait permettre d’étudier la formation des rides ou de réduire l’utilisation d’animaux dans les tests de produits cosmétiques et de médicaments.
L’équipe, dirigée par Shoji Takeuchi, professeur de mécanique industrielle à l’Institut des sciences industrielles de l’université de Tokyo, a utilisé des cellules et une matrice extracellulaire pour créer un revêtement équivalent au derme et a également réussi à mettre au point une structure unique pour ancrer la peau au robot, qui imite les ligaments humains et lui permet de sourire.
La plupart des robots humanoïdes actuels utilisent du caoutchouc de silicone pour imiter la douceur de la peau humaine, mais pour rendre la surface de leur robot plus humaine, l’équipe japonaise a cultivé des cellules de peau humaine et créé leur peau “vivante”, d’une épaisseur d’environ 2 millimètres et d’un diamètre de 25 millimètres, avec une couche de derme et une couche d’épiderme.
La méthode classique pour attacher des tissus à des objets artificiels, tels que le visage d’un robot, consiste à les accrocher à des protubérances, mais cela rend leurs expressions étranges lorsqu’ils bougent.
Les chercheurs japonais ont mis au point un mécanisme qui lie le tissu à des perforations sur la surface du robot, inspiré de la structure des ligaments humains, ce qui permet aux mouvements d’être plus fluides et naturels.
«La flexibilité naturelle de la peau et la méthode d’adhésion forte garantissent que la peau artificielle peut être déplacée sans se déchirer ou se décoller», a déclaré le chercheur.
La peau qu’ils ont cultivée «a le potentiel d’être un matériau de recouvrement idéal pour les robots en raison de ses fonctionnalités biologiques», explique l’équipe dans l’étude, publiée dans la revue à accès libre Cell Reports Physical Science, et ils espèrent qu’elle contribuera “aux progrès de la robotique biohybride“.
«Un aspect particulièrement remarquable de cette méthode est sa capacité à doter les robots de capacités d’auto-guérison inhérentes à la peau biologique», particulièrement utile «pour les robots humanoïdes qui nécessitent des capacités semblables à celles de l’homme pour opérer dans des environnements imprévisibles et complexes», explique l’équipe.
«Dans des environnements imprévisibles, les petites égratignures et les dommages qui se produisent inévitablement sur la peau du robot peuvent se transformer en dommages graves s’ils ne sont pas pris en charge. C’est pourquoi la capacité d’autoréparation devient une caractéristique essentielle des robots humanoïdes», ajoutent les scientifiques japonais dans l’étude.
L’équipe a déjà créé un robot en forme de doigt recouvert d’une peau similaire et espère poursuivre ses recherches. «À l’avenir, nous aimerions intégrer la peau avec des fonctions telles que les nerfs et les vaisseaux sanguins dans un robot qui se déplace à l’aide de muscles fabriqués à partir de cellules musculaires afin de le rendre plus humain», a déclaré le professeur Takeuchi au journal Mainichi.
«La peau vivante peut offrir de nouvelles capacités aux robots. L’autoréparation est un point important, certains matériaux à base de produits chimiques peuvent le faire, mais ils nécessitent des déclencheurs tels que la chaleur, la pression ou d’autres signaux, et ils ne prolifèrent pas non plus comme les cellules. La peau artificielle peut réparer de petites lacérations et nous pouvons y ajouter des nerfs et d’autres organes cutanés», a-t-il ajouté.
«Grâce à cette recherche, nous avons identifié de nouveaux défis, tels que la nécessité de créer des rides et une peau plus épaisse afin d’obtenir une apparence plus humaine. Nous pensons qu’il est possible de créer une peau plus épaisse et plus réaliste en incorporant des glandes sudoripares et sébacées, des pores, des vaisseaux sanguins, de la graisse et des nerfs.
Bien sûr, le mouvement est également un facteur critique, et un autre défi majeur consiste à créer des expressions humaines en incorporant des actionneurs ou des muscles sophistiqués à l’intérieur du robot. La création de robots capables de s’auto-guérir, de percevoir leur environnement avec plus de précision et d’effectuer des tâches avec une dextérité semblable à celle de l’homme est une idée incroyablement excitante», ont conclu les chercheurs.
Source : Cell Reports Physical Science