ソフトロボットがダメージを検知して自己修復する

コーネル大学のエンジニアチームは、ダメージを検知してすぐに自己修復するソフトロボットを開発しました。

この研究「Autonomous self-healing optical sensors for damage intelligent soft-bodied systems」は、Science Advancesに掲載されました。

ロボットをより持続可能で敏捷にする

ロブ・シェパードは、機械工学と航空宇宙工学の准教授です。

「私たちの研究室は、常にロボットをより持続可能で敏捷にすることを目指しています。そうすれば、ロボットはより長く多くの機能で動作できるからです。如果ロボットを長時間動作させる場合、ダメージが蓄積するでしょう。那么、如何にロボットがそのダメージを修復または対処できるようにすることができるでしょうか？」

シェパードの有機ロボティクス研究所は、ソフトロボットと関連コンポーネントで使用される伸縮性ファイバーオプティックセンサーを開発しました。これらは、皮膚やウェアラブルテクノロジーなど、多くの方法で使用できます。

シェパードによると、自己修復機能の第一歩は、ロボットが修復する必要があることを検知できるようにすることです。そのため、チームは、ファイバーオプティックセンサーとLEDライトを組み合わせた革新的な技術を開発しました。これにより、ロボットの表面の微小な変化を検知できます。

センサーは、水素結合を含むポリウレタンウレアエラストマーと組み合わせられ、迅速な自己修復を可能にします。さらに、強度を高めるジスルフィド交換もあります。

SHeaLDS自己修復システム

この新しいシステムは、SHeaLDS（自己修復光ガイドによるダイナミックセンシング）を作成するために使用されました。これにより、ダメージに強いソフトロボットが作成され、外部からの介入なしに、室温でカットから自己修復できます。

研究者は、四本足の星形のようなソフトロボットにSHeaLDSを取り付け、フィードバック制御を実装しました。次に、ロボットの1本の足を6回穿孔しました。ロボットはダメージを検知して、約1分で各カットを自己修復し、検知されたダメージに基づいて歩行を自律的に適応させることができました。

材料は非常に頑丈で耐久性がありますが、破壊不能ではないことに注意する必要があります。

「それらは人間の肉のような特性を持っています」とシェパードは述べました。「あなたは、焼傷や酸、熱などから回復することはできません。なぜなら、それらは化学的特性を変えるからです。しかし、カットから回復することはできます。」

チームは、SHeaLDSを、触覚イベントを認識できるマシンラーニングアルゴリズムと統合して、自己修復皮膚を持つ持続可能なロボットを作成することを目指しています。その皮膚は、環境を感知し、幅広いタスクを実行するために使用できます。