Zachte Robot Detecteert Schade en Heelt Zichzelf

Een team van ingenieurs aan de Cornell University heeft een zachte robot ontwikkeld die kan detecteren wanneer en waar het beschadigd is en zichzelf onmiddellijk herstelt.

Het onderzoek, “Autonomous self-healing optical sensors for damage intelligent soft-bodied systems,” werd gepubliceerd in Science Advances.

Robots Maken Meer Uithoudingsvermogen en Wendbaarheid

Rob Shepherd is een associate professor in mechanische en lucht- en ruimtevaarttechniek.

“Onze lab probeert altijd om robots meer uithoudingsvermogen en wendbaarheid te geven, zodat ze langer met meer mogelijkheden opereren,” zei hij. “Als je robots langdurig laat opereren, zullen ze schade accumuleren. En dus, hoe kunnen we hen laten herstellen of omgaan met die schade?”

Het Organic Robotics Lab van de professor was verantwoordelijk voor het ontwikkelen van rekbaar vezeloptische sensoren voor gebruik in zachte robots en verwante componenten. Ze kunnen op veel verschillende manieren worden gebruikt, waaronder huid- en draagbare technologieën.

Volgens Shepard is de eerste stap voor zelfherstellende mogelijkheden het mogelijk maken dat de robot identificeert dat er iets moet worden hersteld. Om dit te bereiken, creëerde het team een innovatieve techniek met vezeloptische sensoren in combinatie met LED-lampen die kleine veranderingen op het oppervlak van de robot kunnen detecteren.

De sensoren zijn gecombineerd met een polyurethaan-ureum-elastomeer dat waterstofbindingen bevat, waardoor een snelle genezing mogelijk is. Er zijn ook disulfide-uitwisselingen die de sterkte verhogen.

SHeaLDS Zelfherstellend Systeem

Dit nieuwe systeem werd gebruikt om SHeaLDS te creëren, wat zelfherstellende lichtgeleiders zijn voor dynamische detectie. Ze bieden een schadebestendige zachte robot die in staat is om zichzelf te herstellen van sneden bij kamertemperatuur, zonder enige externe interventie.

De onderzoekers installeerden de SHeaLDS in een zachte robot die op een vierbenige zeester leek. Ze richtten het uit met feedbackcontrole en doorboorden een van zijn benen zes keer. De robot kon de schade detecteren en elke snede in ongeveer een minuut herstellen, en het kon zijn gang autonoom aanpassen op basis van de gedetecteerde schade.

Ondanks dat het materiaal buitengewoon sterk en bestendig is, is het belangrijk om op te merken dat het niet onverwoestbaar is.

“Ze hebben vergelijkbare eigenschappen met menselijk vlees,” zei Shepherd. “Je herstelt niet goed van brandwonden, of van dingen met zuur of hitte, omdat dat de chemische eigenschappen zal veranderen. Maar we kunnen een goede job doen van het herstellen van sneden.”

Het team zal nu proberen om SHeaLDS te integreren met machine learning-algoritmes die tactiele gebeurtenissen kunnen herkennen om een duurzame robot te creëren met zelfherstellende huid. Diezelfde huid kan ook worden gebruikt om de omgeving te detecteren en een breed scala aan taken uit te voeren.