08 dec 2022 (Nanowerk Nyheter) Om robotar ska ge sig in i avlägsna miljöer som människor inte kan nå, till exempel djupt under vattnet eller avlägsna yttre rymden, kommer de inte bara att kräva kraft och ett sätt att ta sig dit. De måste också ta väl hand om sig själva. För detta ändamål kombinerade ett team under ledning av Rob Shepherd, docent i mekanisk och rymdteknik vid Cornell Engineering, optiska sensorer med ett kompositmaterial för att skapa en mjuk robot som kan upptäcka när och var den skadades – och sedan läka sig själv på fläck. Deras tidning publicerad i Vetenskap Förskott ("Autonoma självläkande optiska sensorer för skadeintelligenta mjukkroppssystem"). Huvudförfattare är doktoranden Hedan Bai.
Forskare installerade SHeaLDS – självläkande ljusledare för dynamisk avkänning – i en mjuk robot som liknar en fyrbent sjöstjärna och utrustad med återkopplingskontroll. Efter att forskarna punkterat ett av dess ben kunde roboten upptäcka skadan och självläka skärsåren. (Bild: Cornell University) "Vårt labb försöker alltid göra robotar mer uthålliga och smidiga, så att de arbetar längre med fler möjligheter," sa Shepherd. "Saken är att om du får robotar att fungera under en lång tid kommer de att samla på sig skador. Och så hur kan vi tillåta dem att reparera eller hantera den skadan?” Det första steget för att en sådan reparation ska ske är att roboten måste kunna identifiera att det faktiskt är något som behöver åtgärdas. I flera år har Shepherd's Organic Robotics Lab använt töjbara fiberoptiska sensorer för att göra mjuka robotar och relaterade komponenter – från hud till bärbar teknologi – så smidig och praktisk som möjligt. I fiberoptiska sensorer skickas ljus från en lysdiod genom en optisk vågledare, och en fotodiod upptäcker förändringar i strålens intensitet för att avgöra när materialet deformeras. En av teknikens fördelar är att vågledare fortfarande kan sprida ljus om de punkteras eller skärs. Forskarna kombinerade sensorerna med en polyuretan urea elastomer som inkorporerade vätebindningar, för snabb läkning, och disulfid utbyten, för styrka. De resulterande SHeaLDS – självläkande ljusledare för dynamisk avkänning – ger tillförlitlig dynamisk avkänning, är skadebeständiga och kan självläka från skärsår vid rumstemperatur utan någon extern inblandning. För att demonstrera tekniken installerade forskarna SHeaLDS i en mjuk robot som liknar en fyrbent sjöstjärna och utrustad med återkopplingskontroll. Efter att forskarna punkterat ett av dess ben totalt sex gånger, kunde roboten upptäcka skadan och självläka varje skär på ungefär en minut. Roboten kunde också självständigt anpassa sin gång baserat på skadan den kände. Även om materialet är robust är det inte oförstörbart. "De har liknande egenskaper som mänskligt kött," sa Shepherd. "Du läker inte bra från bränning eller från saker med syra eller värme, eftersom det kommer att förändra de kemiska egenskaperna. Men vi kan göra ett bra jobb med att läka från skärsår.” Shepherd planerar att integrera SHeaLDS med maskininlärningsalgoritmer som känner igen taktila händelser för att så småningom skapa "en mycket uthållig robot som har en självläkande hud, men som använder samma hud för att känna sin miljö för att kunna utföra fler uppgifter."
Forskare installerade SHeaLDS – självläkande ljusledare för dynamisk avkänning – i en mjuk robot som liknar en fyrbent sjöstjärna och utrustad med återkopplingskontroll. Efter att forskarna punkterat ett av dess ben kunde roboten upptäcka skadan och självläka skärsåren. (Bild: Cornell University) "Vårt labb försöker alltid göra robotar mer uthålliga och smidiga, så att de arbetar längre med fler möjligheter," sa Shepherd. "Saken är att om du får robotar att fungera under en lång tid kommer de att samla på sig skador. Och så hur kan vi tillåta dem att reparera eller hantera den skadan?” Det första steget för att en sådan reparation ska ske är att roboten måste kunna identifiera att det faktiskt är något som behöver åtgärdas. I flera år har Shepherd's Organic Robotics Lab använt töjbara fiberoptiska sensorer för att göra mjuka robotar och relaterade komponenter – från hud till bärbar teknologi – så smidig och praktisk som möjligt. I fiberoptiska sensorer skickas ljus från en lysdiod genom en optisk vågledare, och en fotodiod upptäcker förändringar i strålens intensitet för att avgöra när materialet deformeras. En av teknikens fördelar är att vågledare fortfarande kan sprida ljus om de punkteras eller skärs. Forskarna kombinerade sensorerna med en polyuretan urea elastomer som inkorporerade vätebindningar, för snabb läkning, och disulfid utbyten, för styrka. De resulterande SHeaLDS – självläkande ljusledare för dynamisk avkänning – ger tillförlitlig dynamisk avkänning, är skadebeständiga och kan självläka från skärsår vid rumstemperatur utan någon extern inblandning. För att demonstrera tekniken installerade forskarna SHeaLDS i en mjuk robot som liknar en fyrbent sjöstjärna och utrustad med återkopplingskontroll. Efter att forskarna punkterat ett av dess ben totalt sex gånger, kunde roboten upptäcka skadan och självläka varje skär på ungefär en minut. Roboten kunde också självständigt anpassa sin gång baserat på skadan den kände. Även om materialet är robust är det inte oförstörbart. "De har liknande egenskaper som mänskligt kött," sa Shepherd. "Du läker inte bra från bränning eller från saker med syra eller värme, eftersom det kommer att förändra de kemiska egenskaperna. Men vi kan göra ett bra jobb med att läka från skärsår.” Shepherd planerar att integrera SHeaLDS med maskininlärningsalgoritmer som känner igen taktila händelser för att så småningom skapa "en mycket uthållig robot som har en självläkande hud, men som använder samma hud för att känna sin miljö för att kunna utföra fler uppgifter."
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Källa: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=61980.php
