Robot Morbido che Rileva i Danni e si Auto-Ripara

Un team di ingegneri dell’Università di Cornell ha sviluppato un robot morbido in grado di rilevare quando e dove è stato danneggiato prima di auto-ripararsi immediatamente.

La ricerca, “Sensori ottici auto-riparanti per sistemi intelligenti a corpo morbido“, è stata pubblicata su Science Advances.

Renderere i Robot più Resistenti e Agili

Rob Shepherd è un professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale.

“Il nostro laboratorio sta sempre cercando di rendere i robot più resistenti e agili, in modo che possano operare più a lungo con più capacità”, ha detto. “Se si fanno funzionare i robot per un lungo periodo, accumuleranno danni. E quindi come possiamo permettere loro di riparare o gestire quei danni?”

Il laboratorio di Organic Robotics del professore è stato responsabile dello sviluppo di sensori ottici in fibra ottica estensibili da utilizzare in robot morbidi e componenti correlati. Possono essere utilizzati in molti modi diversi, tra cui pelle e tecnologie indossabili.

Secondo Shepard, il primo passo per le capacità di auto-riparazione è consentire al robot di identificare che qualcosa deve essere riparato. Per raggiungere questo obiettivo, il team ha creato una tecnica innovativa che coinvolge sensori ottici in fibra ottica abbinati a luci LED che possono rilevare cambiamenti minimi sulla superficie del robot.

I sensori sono combinati con un elastomero di poliuretano-urea che incorpora legami idrogeno, che consente una rapida riparazione. Ci sono anche scambi di disolfuro che aumentano la resistenza.

Sistema di Auto-Riparazione SHeaLDS

Questo nuovo sistema è stato utilizzato per creare SHeaLDS, che sono guide luminose auto-riparanti per il rilevamento dinamico. Forniscono un robot morbido resistente ai danni in grado di auto-ripararsi da tagli a temperatura ambiente, senza alcun intervento esterno.

I ricercatori hanno installato SHeaLDS in un robot morbido che assomiglia a una stella marina a quattro zampe. Hanno poi dotato di controllo di feedback e bucato una delle sue gambe sei volte. Il robot è stato in grado di rilevare il danno e auto-ripararsi ogni taglio in circa un minuto, e poteva adattare autonomamente la sua andatura in base al danno rilevato.

Nonostante il materiale sia incredibilmente robusto e resistente, è importante notare che non è indistruttibile.

“Hanno proprietà simili a quelle della carne umana”, ha detto Shepherd. “Non si guarisce bene dalle ustioni o da cose con acido o calore, perché ciò cambierà le proprietà chimiche. Ma possiamo fare un buon lavoro di guarigione dalle ferite.”

Il team cercherà ora di integrare SHeaLDS con algoritmi di apprendimento automatico che possono riconoscere eventi tattili per creare un robot resistente con pelle auto-riparante. La stessa pelle può anche essere utilizzata per rilevare l’ambiente e completare una vasta gamma di attività.