М’який робот виявляє пошкодження та самовідновлюється

Команда інженерів з Корнелльського університету розробила м’якого робота, який може виявити, коли та де він був пошкоджений, а потім одразу ж лікувати себе.

Дослідження, “Autonomous self-healing optical sensors for damage intelligent soft-bodied systems“, було опубліковано в Science Advances.

Створення роботів, що є більш витривалими та рухливими

Роб Шепард – асоційований професор механічної та аерокосмічної інженерії.

“Наша лабораторія завжди намагається зробити роботів більш витривалими та рухливими, щоб вони могли працювати довше з більшими можливостями”, – сказав він. “Якщо ви робите роботів, які працюють протягом довгого часу, вони будуть накопичувати пошкодження. І тому, як ми можемо дозволити їм ремонтувати або боротися з цими пошкодженнями?”

Лабораторія Органічної Робототехніки професора була відповідальною за розробку розтяжних волоконно-оптичних сенсорів для використання в м’яких роботах та пов’язаних компонентах. Вони можуть бути використані багатьма різними способами, включаючи шкіру та носимі технології.

За словами Шепарда, перший крок до самолікувальних можливостей – це дозволити роботові визначити, що потрібно виправити. Для цього команда створила інноваційний метод, що використовує волоконно-оптичні сенсори, поєднані з світлодіодними лампами, які можуть виявити мінімальні зміни на поверхні робота.

Сенсори поєднані з поліуретановим уреа-еластомером, який включає водневі зв’язки, що забезпечують швидке лікування. Також є дисульфідні обміни, які збільшують міцність.

Система SHeaLDS для самолікування

Ця нова система була використана для створення SHeaLDS, які є самовідновлюваними світловодами для динамічного зондування. Вони забезпечують пошкодження-стійкий м’який робот, який може лікувати себе від порізів при кімнатній температурі, все без будь-якого зовнішнього втручання.

Дослідники встановили SHeaLDS у м’якого робота, який нагадував морську зірку з чотирма кінцівками. Вони оснастили його системою зворотного зв’язку та прокололи одну з його ніг шість разів. Робот зміг виявити пошкодження та самолікувати кожен поріз за близько хвилини, а також міг автономно адаптувати свою ходу на основі виявленого пошкодження.

Незважаючи на те, що матеріал був надзвичайно міцним та стійким, важливо відзначити, що він не є невразливим.

“Вони мають подібні властивості до людської плоті”, – сказав Шепард. “Ви не можете добре лікувати опіки або речі з кислотою чи жаром, оскільки це змінить хімічні властивості. Але ми можемо добре лікувати порізи.”

Команда тепер планує інтегрувати SHeaLDS з алгоритмами машинного навчання, які можуть розпізнавати тактильні події, щоб створити витривалого робота з самолікувальною шкірою. Ця сама шкіра також може бути використана для чуття довкілля та виконання широкого спектра завдань.