Měkký robot detekuje poškození a léčí se sám

Tým inženýrů z Cornellovy univerzity vyvinul měkkého robota, který může detekovat, kdy a kde byl poškozen, a okamžitě se sám léčí.

Výzkum, „Autonomní samo-léčivé optické senzory pro poškození inteligentních měkkých systémů“, byl zveřejněn v Science Advances.

Vytvoření robotů, které jsou více odolné a agilní

Rob Shepherd je asociativní profesor mechanického a aerokosmického inženýrství.

„Naše laboratoř se vždy snaží udělat roboty více odolnými a agilními, aby fungovaly déle s více možnostmi,“ řekl. „Pokud roboty fungují po dlouhou dobu, budou akumulovat poškození. A tak, jak můžeme umožnit jim, aby se opravily nebo vyrovnaly s tímto poškozením?“

Profesorova laboratoř Organic Robotics Lab byla zodpovědná za vývoj roztažitelných vláknových optických senzorů pro použití v měkkých robotech a souvisejících komponentách. Mohou být použity mnoha různými způsoby, včetně kůže a nositelných technologií.

Podle Sheparda je prvním krokem pro samo-léčivé schopnosti umožnit robotovi identifikovat, že něco potřebuje být opraveno. K dosažení tohoto cíle tým vytvořil inovativní techniku zahrnující vláknové optické senzory spojené s LED světly, které mohou detekovat malé změny na povrchu robota.

Senzory jsou kombinovány s polyuretanovým ureovým elastomerem, který zahrnuje vodíkové vazby, které umožňují rychlé léčení. Existují také disulfidové výměny, které zvyšují pevnost.

SHeaLDS Samo-léčivý systém

Tento nový systém byl použit k vytvoření SHeaLDS, které jsou samo-léčivé světlovody pro dynamické snímání. Poskytují poškození odolného měkkého robota, který je schopen se sám léčit z řezů při pokojové teplotě, vše bez vnější intervence.

Výzkumníci nainstalovali SHeaLDS do měkkého robota, který připomínal čtyřnohého hvězdného robota. Poté vybavili zpětnou vazbou a propíchli jednu z jeho nohou šestkrát. Robot byl schopen detekovat poškození a sám se léčit z každého řezu asi za minutu, a mohl autonomně přizpůsobit svůj chod na základě detekovaného poškození.

Přes to, že materiál je neuvěřitelně pevný a odolný, je důležité poznamenat, že není nezničitelný.

„Mají podobné vlastnosti jako lidská kůže,“ řekl Shepherd. „Neléčíte se dobře z popálenin nebo z věcí s kyselinou nebo teplem, protože to změní chemické vlastnosti. Ale můžeme udělat dobrý výkon při léčení z řezů.“

Tým se nyní bude snažit integrovat SHeaLDS s algoritmy strojového učení, které mohou rozpoznat hmatové události, aby vytvořili vytrvalého robota s samo-léčivou kůží. Tato kůže může být také použita k snímání jeho prostředí a dokončení širokého rozsahu úkolů.