Инженеры из Корнельского университета в Итаке разработали мягкого робота, который может исцелять себя после обнаружения травм. Он использует оптические датчики и композитные материалы, чтобы быстро найти повреждение и восстановиться.
Мягкий робот с оптоволоконными датчиками. Изображение: Hedan Bai et al., Science Advances
В своей работе исследователи объединили оптоволоконные датчики с полиуретанмочевинным эластомером. Это гибкий материал, который сочетает в себе водородные связи для быстрого заживления и дисульфидные обмены для прочности. Объединение материалов привело к созданию SHeaLDS — самовосстанавливающихся световодов.
Светодиоды направляют поток света через оптическое волокно, объясняют ученые. На другом конце установлен фотодиод — полупроводник, пропускающий ток, который измеряет интенсивность луча. При повреждении или деформации материала, интенсивность излучения изменяется. Так робот узнает про повреждения, объясняют ученые.
Cхема работы механизмов обнаружения повреждений. Изображение: Hedan Bai et al., Science Advances
Исследователи установили SHeaLDS в мягкого робота, чтобы продемонстрировать, как он работает. Робот напоминал четырехногую морскую звезду, а также имел встроенное управление с обратной связью.
Исследователи проткнули одну из ног робота шесть раз, и каждый раз он обнаруживал повреждение и самостоятельно вылечился. Роботу потребовалось всего около минуты, чтобы исцелить себя. Он также мог автоматически адаптировать свою походку после обнаружения повреждения, что позволяло создать прочного робота, который мог восстанавливать себя.
Исследователи отмечают, что хотя робот и может исцелять порезы, он не вечный. Человеческая кожа хорошо восстанавливается после неглубоких порезов, но сложные химические травмы или ожоги оставляют следы. Композитный материал демонстрирует похожие свойства — он может восстановиться в простых случаях, но если изменена химическая структура, вылечиться уже будет нельзя.
