Мягкий робот обнаруживает повреждения и самоисцеляется

Команда инженеров из Корнелльского университета разработала мягкого робота, который может обнаружить, когда и где он был поврежден, прежде чем сразу же самоисцелиться.

Исследование, озаглавленное “Автономные самоисцеляющиеся оптические датчики для повреждений интеллектуальных мягкотелых систем“, было опубликовано в Science Advances.

Создание более прочных и ловких роботов

Роб Шепард – ассоциированный профессор механической и аэрокосмической инженерии.

“Наша лаборатория всегда пытается сделать роботов более прочными и ловкими, чтобы они могли работать дольше и иметь больше возможностей”, – сказал он. “Если роботы будут работать в течение долгого времени, они будут накапливать повреждения. Итак, как мы можем позволить им отремонтировать или справиться с этими повреждениями?”

Лаборатория Органической Роботики профессора Шепарда была ответственна за разработку растяжимых волоконно-оптических датчиков для использования в мягких роботах и связанных с ними компонентах. Они могут быть использованы во многих различных способах, включая кожу и носимые технологии.

По словам Шепарда, первый шаг для самоисцеления – это позволить роботу определить, что нужно исправить. Для этого команда создала инновационный метод, включающий волоконно-оптические датчики, объединенные с светодиодными лампами, которые могут обнаружить минимальные изменения на поверхности робота.

Датчики объединены с полиуретановым уреевым эластомером, который включает в себя водородные связи, что позволяет быстро заживать. Также есть дисульфидные обмены, которые увеличивают прочность.

Система самоисцеления SHeaLDS

Эта новая система была использована для создания SHeaLDS, которые представляют собой самоисцеляющиеся световодные волокна для динамического обнаружения. Они обеспечивают повреждение-устойчивого мягкого робота, который может самоисцеляться от порезов при комнатной температуре, без какого-либо внешнего вмешательства.

Исследователи установили SHeaLDS в мягком роботе, похожем на четырехногую звезду. Затем они оснастили его обратной связью и прокололи одну из его ног шесть раз. Робот смог обнаружить повреждение и самоисцелиться от каждого пореза примерно за минуту, и он мог автономно адаптировать свою походку на основе обнаруженного повреждения.

Несмотря на то, что материал невероятно прочный и устойчивый, важно отметить, что он не является неуязвимым.

“У них есть подобные свойства, как у человеческой плоти”, – сказал Шепард. “Вы не заживляете хорошо от ожогов или от вещей с кислотой или жаром, потому что это изменит химические свойства. Но мы можем хорошо заживать от порезов.”

Команда теперь будет работать над интеграцией SHeaLDS с алгоритмами машинного обучения, которые могут распознавать тактильные события, чтобы создать прочного робота с самоисцеляющейся кожей. Эта же кожа также может быть использована для обнаружения окружающей среды и выполнения широкого спектра задач.