Miękki robot wykrywa uszkodzenia i sam się naprawia

Zespół inżynierów z Cornell University opracował miękkiego robota, który może wykryć, kiedy i gdzie został uszkodzony, a następnie sam się naprawia.

Badania, „Autonomiczne samonaprawiające się sensory optyczne dla inteligentnych systemów miękkich”, zostały opublikowane w Science Advances.

Robotsy bardziej wytrzymałe i zwinne

Rob Shepherd jest associate profesorem inżynierii mechanicznej i lotniczej.

„Nasze laboratorium zawsze stara się robić roboty bardziej wytrzymałe i zwinne, aby mogły działać dłużej z większymi możliwościami”, powiedział. „Jeśli robota działa przez długi czas, będzie gromadzić uszkodzenia. I jak możemy pozwolić im naprawić lub poradzić sobie z tymi uszkodzeniami?”

Laboratorium Organic Robotics Lab profesora Sheparda było odpowiedzialne za opracowanie rozciągliwych czujników światłowodowych do użytku w miękkich robotach i powiązanych komponentach. Mogą one być wykorzystywane na wiele różnych sposobów, w tym w skórze i technologii noszonych.

Według Sheparda, pierwszym krokiem do samonaprawiających się możliwości jest umożliwienie robotowi identyfikacji tego, co musi być naprawione. Aby to osiągnąć, zespół stworzył innowacyjną technikę wykorzystującą sensory światłowodowe w połączeniu z diodami LED, które mogą wykryć drobne zmiany na powierzchni robota.

Czujniki są połączone z poliuretanowym elastomerem, który zawiera wiązania wodorowe, co umożliwia szybką naprawę. Są również wymiany disiarczanowe, które zwiększają wytrzymałość.

System samonaprawiający się SHeaLDS

Ten nowy system został wykorzystany do stworzenia SHeaLDS, które są samonaprawiającymi się przewodami światłowodowymi do dynamicznego sensorycznego wykrywania. Zapewniają one odporny na uszkodzenia miękki robot, który może sam się naprawiać z cięć w temperaturze pokojowej, bez żadnej zewnętrznej interwencji.

Badacze zainstalowali SHeaLDS w miękkim robocie, który przypominał czteroramienną gwiazdę morską. Wyposażyli go w sprzężenie zwrotne i nakłuli jedną z jego nóg sześć razy. Robot był w stanie wykryć uszkodzenia i sam się naprawiać z każdego cięcia w ciągu około minuty, i mógł samodzielnie dostosować swój chód w oparciu o wykryte uszkodzenia.

Pomimo tego, że materiał jest niezwykle wytrzymały i odporny, ważne jest, aby zauważyć, że nie jest niezniszczalny.

„Mają podobne właściwości do ludzkiej skóry”, powiedział Shepherd. „Nie regenerujesz się dobrze z oparzeń, czy z rzeczy, które zawierają kwas lub ciepło, ponieważ to zmieni właściwości chemiczne. Ale możemy dobrze radzić sobie z naprawą cięć.”

Zespół będzie teraz starał się zintegrować SHeaLDS z algorytmami uczenia maszynowego, które mogą rozpoznawać zdarzenia dotykowe, aby stworzyć trwałego robota z samonaprawiającą się skórą. Ta sama skóra może być również wykorzystywana do sensorycznego wykrywania środowiska i wykonania szerokiego zakresu zadań.