Myk robot detekterer skader og helbreder seg selv

Et team av ingeniører ved Cornell University har utviklet en myk robot som kan detektere når og hvor den ble skadet før den helbreder seg selv med en gang.

Forskningen, “Autonomous self-healing optical sensors for damage intelligent soft-bodied systems,” ble publisert i Science Advances.

Å gjøre roboter mer varige og agile

Rob Shepherd er en assosiert professor i mekanisk og romfartsteknisk ingeniørkunst.

“Vår laboratorieprøver alltid å gjøre roboter mer varige og agile, så de opererer lengre med flere muligheter,” sa han. “Hvis du gjør roboter som opererer i lang tid, vil de samle skader. Og hvordan kan vi tillate dem å reparere eller håndtere skadene?”

Professorens Organic Robotics Lab var ansvarlig for å utvikle strekkbare fiber-optiske sensorer som skal brukes i myke roboter og relaterte komponenter. De kan brukes på mange måter, inkludert hud og bærbare teknologier.

Ifølge Shepard er det første skrittet for selv-helbredende evner å aktivere roboten til å identifisere at noe må fikses. For å oppnå dette, lagde teamet en innovativ teknikk som involverer fiber-optiske sensorer parret med LED-lys som kan detektere små endringer på robotens overflate.

Sensorene kombineres med en polyuretan-urea-elastomer som inkorporerer hydrogenbindinger, som muliggjør rask helbredelse. Det finnes også disulfid-utvekslinger som øker styrken.

SHeaLDS selv-helbredende system

Dette nye systemet ble brukt til å lage SHeaLDS, som er selv-helbredende lysguider for dynamisk sanntidssensing. De gir en skadebestandig myk robot som kan helbrede seg selv fra skader ved romtemperatur, uten noen ekstern inngripen.

Forskerne installerte SHeaLDS i en myk robot som lignet en firebeint stjernefisk. De utstyrte den med tilbakemeldingskontroll og punkterte ett av dens ben seks ganger. Roboten kunne detektere skadene og selv-helbrede hver skade på om lag ett minutt, og den kunne autonomt tilpasse sin gang basert på skadene som ble sanntidssenset.

Til tross for at materialet er usedvanlig sterkt og motstandsdyktig, er det viktig å merke seg at det ikke er udestruktibelt.

“De har lignende egenskaper som menneskelig hud,” sa Shepherd. “Du helbreder ikke godt fra brennmerker eller fra ting med syre eller varme, fordi det vil endre de kjemiske egenskapene. Men vi kan gjøre en god jobb med å helbrede fra skader.”

Teamet vil nå se på å integrere SHeaLDS med maskinlæringsalgoritmer som kan gjenkjenne taktilsanntidssensorer for å lage en varig robot som har selv-helbredende hud. Den samme huden kan også brukes til å sanntidssense omgivelsene og fullføre en rekke oppgaver.