Mjuk robot upptäcker skador och läker sig själv

En grupp ingenjörer vid Cornell University har utvecklat en mjuk robot som kan upptäcka när och var den skadats innan den läker sig omedelbart.

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

Att göra robotar mer uthålliga och smidiga

Rob Shepherd är en biträdande professor i mekanisk och rymdteknik.

“Vår labb försöker alltid göra robotar mer uthålliga och smidiga, så att de kan fungera under en längre tid med fler funktioner,” sa han. “Om du låter robotar fungera under en lång tid kommer de att ackumulera skador. Och hur kan vi låta dem reparera eller hantera dessa skador?”

Professorns Organic Robotics Lab var ansvarig för att utveckla sträckbara fiber-optiska sensorer för att användas i mjuka robotar och relaterade komponenter. De kan användas på många olika sätt, inklusive hud och bärbara teknologier.

Enligt Shepard är det första steget för självläkande funktioner att möjliggöra för roboten att identifiera att något behöver repareras. För att uppnå detta skapade teamet en innovativ teknik som involverar fiber-optiska sensorer parade med LED-lampor som kan upptäcka små förändringar på robotens yta.

Sensorerna kombineras med en polyuretan-urea-elastomer som inkorporerar vätebindningar, vilket möjliggör snabb läkning. Det finns också disulfidutbyten som ökar styrka.

SHeaLDS Självläkande System

Detta nya system användes för att skapa SHeaLDS, som är självläkande ljusguider för dynamisk avkänning. De tillhandahåller en skadebeständig mjuk robot som kan läka sig själv från skärningar vid rumstemperatur, allt utan extern inblandning.

Forskarna installerade SHeaLDS i en mjuk robot som liknade en fyrbent stjärna. De utrustade den med feedbackkontroll och genomborrade en av dess ben sex gånger. Roboten kunde upptäcka skadan och självläka varje skärning på cirka en minut, och den kunde autonomt anpassa sin gång baserat på den upptäckta skadan.

Trots att materialet är otroligt starkt och motståndskraftigt är det viktigt att notera att det inte är osårbara.

“De har liknande egenskaper som mänskligt kött,” sa Shepherd. “Du läker inte bra från brännskador eller från saker med syra eller värme, eftersom det kommer att ändra de kemiska egenskaperna. Men vi kan göra ett bra jobb med att läka från skärningar.”

Teamet kommer nu att integrera SHeaLDS med maskinlärningsalgoritmer som kan känna igen taktila händelser för att skapa en uthållig robot som har självläkande hud. Samma hud kan också användas för att känna av sin omgivning och utföra en mängd olika uppgifter.