Ein Team von Ingenieuren an der Cornell University hat einen weichen Roboter entwickelt, der erkennen kann, wann und wo er beschädigt wurde, bevor er sich sofort selbst heilt.
Die Forschung „Autonomous self-healing optical sensors for damage intelligent soft-body systems“, wurde in Science Advances veröffentlicht.
Roboter ausdauernder und agiler machen
Rob Shepherd ist außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft-und Raumfahrttechnik.
„Unser Labor versucht immer, Roboter ausdauernder zu machen und agil, sodass sie länger mit mehr Fähigkeiten arbeiten“, sagte er. „Wenn Sie Roboter über einen langen Zeitraum hinweg betreiben lassen, werden sie Schaden anhäufen. Und wie können wir ihnen erlauben, diesen Schaden zu reparieren oder zu behandeln?“
Das Organic Robotics Lab des Professors war für die Entwicklung dehnbarer faseroptischer Sensoren verantwortlich, die in Softrobotern und verwandten Komponenten verwendet werden sollten. Sie können auf viele verschiedene Arten verwendet werden, einschließlich Haut-und tragbarer Technologien.
Laut Shepard besteht der erste Schritt zur Selbstheilung darin, den Roboter in die Lage zu versetzen, zu erkennen, dass etwas repariert werden muss. Um dies zu erreichen, entwickelte das Team eine innovative Technik mit faseroptischen Sensoren, gepaart mit LED-Leuchten, die kleinste Veränderungen auf der Oberfläche des Roboters erkennen können.
Die Sensoren sind mit einem Polyurethan-Harnstoff-Elastomer kombiniert, das Wasserstoffbrückenbindungen enthält, was eine schnelle Heilung ermöglicht. Es gibt auch Disulfidaustausche, die die Festigkeit erhöhen.
SHeaLDS Self-Healing System
Dieses neue System wurde verwendet, um SHeaLDS zu entwickeln, die selbstheilende Lichtleiter für dynamische Sensorik sind. Sie bieten einen beschädigungsresistenten weichen Roboter, der in der Lage ist, sich selbst von Schnitten bei Raumtemperatur zu heilen, und das alles ohne Eingriff von außen.
Die Forscher installierten SHeaLDS in einem weichen Roboter, der einem vierbeinigen Seestern ähnelte. Dann rüsteten sie es mit einer Rückkopplungskontrolle aus und durchbohrten sechsmal eines seiner Beine. Der Roboter war in der Lage, den Schaden zu erkennen und jeden Schnitt in etwa einer Minute selbst zu heilen, und er konnte seinen Gang basierend auf dem wahrgenommenen Schaden autonom anpassen.
Obwohl das Material unglaublich robust und widerstandsfähig ist, ist es wichtig zu beachten, dass es nicht unzerstörbar ist.
„Sie haben ähnliche Eigenschaften wie menschliches Fleisch“, sagte Shepherd. „Du heilst nicht gut von Bruning oder von Dingen mit Säure oder Hitze, weil das die chemischen Eigenschaften verändern wird. Aber wir können gute Arbeit leisten, um Schnitte zu heilen.“
Das Team wird nun versuchen, SHeaLDS mit maschinellen Lernalgorithmen zu integrieren, die taktile Ereignisse erkennen können, um einen langlebigen Roboter mit selbstheilender Haut zu schaffen. Dieselbe Haut kann auch verwendet werden, um ihre Umgebung zu erfassen und eine Vielzahl von Aufgaben zu erledigen.