Robot Mềm Phát Hiện Hư Hỏng và Tự Chữa Lành

Một nhóm các kỹ sư tại Đại học Cornell đã phát triển một robot mềm có thể phát hiện khi và nơi nó bị hư hỏng trước khi tự chữa lành ngay lập tức.

Nghiên cứu, “Autonomous self-healing optical sensors for damage intelligent soft-bodied systems“, đã được công bố trên Science Advances.

Làm Cho Robot Trở Nên Bền Bỉ và Linh Hoạt Hơn

Rob Shepherd là phó giáo sư về kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ.

“Phòng thí nghiệm của chúng tôi luôn cố gắng làm cho robot trở nên bền bỉ và linh hoạt hơn, để chúng hoạt động lâu hơn với nhiều khả năng hơn”, ông nói. “Nếu bạn làm cho robot hoạt động trong thời gian dài, chúng sẽ tích lũy thiệt hại. Và làm thế nào chúng ta có thể cho phép chúng sửa chữa hoặc giải quyết thiệt hại đó?”

Phòng thí nghiệm Robotics hữu cơ của giáo sư đã chịu trách nhiệm phát triển các cảm biến sợi quang có thể co giãn để sử dụng trong robot mềm và các thành phần liên quan. Chúng có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả công nghệ da và thiết bị đeo.

Theo Shepard, bước đầu tiên để có khả năng tự chữa lành là cho phép robot xác định rằng có điều gì đó cần được sửa chữa. Để đạt được điều này, nhóm đã tạo ra một kỹ thuật sáng tạo liên quan đến cảm biến sợi quang kết hợp với đèn LED có thể phát hiện các thay đổi nhỏ trên bề mặt robot.

Các cảm biến được kết hợp với một elastomer polyurethane urea kết hợp các liên kết hydro, cho phép chữa lành nhanh chóng. Ngoài ra, còn có các trao đổi disulfide giúp tăng cường độ.

Hệ Thống Tự Chữa Lành SHeaLDS

Hệ thống mới này đã được sử dụng để tạo ra SHeaLDS, là các ống dẫn sáng tự phục hồi để cảm biến động. Chúng cung cấp một robot mềm có khả năng chống hư hỏng, có thể tự chữa lành từ các vết cắt ở nhiệt độ phòng, tất cả mà không cần can thiệp từ bên ngoài.

Các nhà nghiên cứu đã lắp đặt SHeaLDS vào một robot mềm giống như một ngôi sao biển bốn chân. Họ sau đó trang bị cho nó một hệ thống điều khiển phản hồi và làm thủng một trong các chân của nó sáu lần. Robot có thể phát hiện thiệt hại và tự chữa lành mỗi vết cắt trong khoảng một phút, và nó có thể tự động điều chỉnh bước đi của mình dựa trên thiệt hại được cảm nhận.

Mặc dù vật liệu này cực kỳ chắc chắn và chống hư hỏng, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là nó không phải là không thể phá hủy.

“Chúng có các tính chất tương tự như thịt người”, Shepherd nói. “Bạn không thể chữa lành tốt từ bỏng, hoặc từ những thứ có axit hoặc nhiệt, vì điều đó sẽ thay đổi các tính chất hóa học. Nhưng chúng ta có thể làm một công việc tốt trong việc chữa lành từ các vết cắt.”

Đội ngũ sẽ hiện tại tìm cách tích hợp SHeaLDS với các thuật toán học máy có thể nhận ra các sự kiện xúc giác để tạo ra một robot bền bỉ có da tự chữa lành. Da đó cũng có thể được sử dụng để cảm nhận môi trường và hoàn thành một loạt các nhiệm vụ.