Cientistas japoneses criam pele artificial mais realista para fazer robôs sorrirem

Criar peles artificiais mais realistas é uma das principais formas de fazer os robôs se parecerem mais humanos. Mas, sem a aderência adequada, peles falsas podem se desprender da superfície metálica de robôs e deixá-los com uma aparência perturbadora.

Outros pesquisadores já haviam tentaram resolver o problema da flacidez da pele artificial na estrutura metálica, fixando-a com estruturas em forma de gancho. Porém, percebeu-se que a solução criava protuberâncias sob a pele, comprometendo a sua semelhança com os humanos.

Foi pensando nisso que Takeuchi projetou um método de aplicação inovador para a pele artificial, que é feita em laboratório a partir de células da pele humana. Sua equipe já havia desenvolvido uma solução do tipo em um robô de menor escala – que emulava um dedo humano. O estudo foi publicado em 2022 também na revista Cell Reports Physical Science. agora, foi a vez de ver como a pele se comportava quando aplicada em um rosto.

“Senti a necessidade de uma melhor adesão entre as características robóticas e a estrutura subcutânea da pele”, lembra Takeuchi, em nota à imprensa. “Imitando as estruturas da pele humana e usando perfurações em forma de V, encontramos uma maneira de unir a pele a estruturas complexas”.

Os cientistas adicionaram ao esqueleto do robô pequenos orifícios nos quais a pele cultivada artificialmente poderia se estender em ganchos em forma de V. Ao contrário das âncoras comuns, estas mantinham a pele como uma superfície lisa e flexível.

Outro truque empregado foi o uso de um gel de colágeno especial para adesão. Com uma técnica chamada de “tratamento com plasma”, que torna a área hidrofílica [que não repele água], a equipe conseguiu induzir o colágeno nas estruturas finas das perfurações, ao mesmo tempo que mantinham a pele próxima à superfície.

Segundo os especialistas, um dos principais benefícios desta técnica é que ela permitiria que robôs operassem ao lado de humanos sem sofrer desgastes desnecessários. Pequenos rasgos ou cortes poderiam, portanto, ser reparados sem a necessidade de uma manutenção manipulada. Assim como acontece a regeneração da pele humana.

“Alguns materiais podem ser feitos para se regenerarem, mas requerem fatores como calor, pressão ou outros sinais”, explica. “Nossa pele biológica poderia repara pequenas lacerações. É possível também adicionar nervos e outras estruturas da pele”.

A capacidade de “auto-regeneração" ainda não foi testada com profundidade. Então, não se sabe ao certo a rapidez com que a pele artificial consegue se cicatrizar após sofrer danos.

Em uma demonstração prática da técnica, os pesquisadores recriaram no androide a forma como a pele muda quando um ser humano sorri. Isso envolveu conectar a pele artificial à face robótica com uma camada de silicone por baixo. A pele se ajustou perfeitamente ao molde 3D de uma face, sem parafusos ou ganchos.

Após o comando elétrico, a pele artificial infla as bochechas e faz os músculos se contraírem, empurrando a pele para cima em qualquer um dos cantos da boca. O resultado é o sorrisinho tímido que você vê na foto acima -- mas, ainda sim, um sorriso.

Os pesquisadores também compararam a pele artificial aplicada a uma superfície com e sem âncoras perfuradas. Em superfícies sem âncoras, a pele encolheu até 84,5% ao longo de sete dias, em comparação com 33,6% em superfície com âncoras de 1 milímetro. A contração da pele em um robô sorridente, com o tempo, poderia fazer a pele se separar da estrutura, arruinando sua aparência.

Ao portal WordsSideKick.com, Takeuchi afirmou que várias etapas ainda precisarão ser tomadas antes que os robôs possam usar pele usando os métodos da equipe: “Em primeiro lugar, precisamos aumentar a durabilidade e a longevidade da pele cultivada”.

Esse objetivo envolve criar outras estruturas artificiais, como vasos sanguíneos integrados ou outros sistemas de perfusão na pele. Takeuchi ainda indica que melhorar a resistência mecânica da pele para corresponder à da pele humana natural é algo crucial, o que envolveria otimizar a concentração do colágeno na pele cultivada.

Takeuchi também observou que, para ser verdadeiramente funcional, a pele artificial terá que transmitir informações sensoriais, como noção de temperatura e toque, além de apresentar resistência à contaminação por micro-organismos.