Ingenieure der Cornell University in Ithaca haben einen weichen Roboter entwickelt, der sich selbst heilen kann.
Weicher Roboter mit faseroptischen Sensoren. Bild: Hedan Bai et al., Science Advances
In ihrer Arbeit kombinierten die Forscherfaseroptische Sensoren mit Polyurethan-Harnstoff-Elastomer. Es ist ein flexibles Material, das Wasserstoffbindungen für schnelle Heilung und Disulfidaustausch für Festigkeit kombiniert. Die Kombination von Materialien führte zur Entwicklung von SHeaLDS – selbstheilenden Lichtleitern.
LEDs lenken Licht durchGlasfaser, erklären Wissenschaftler. Am anderen Ende befindet sich eine Fotodiode – ein Halbleiter, der Strom durchlässt und die Intensität des Strahls misst. Wird das Material beschädigt oder verformt, ändert sich die Strahlungsintensität. So erfährt der Roboter von dem Schaden, erklären Wissenschaftler.
Schema der Funktionsweise von Schadenserkennungsmechanismen. Bild: Hedan Bai et al., Science Advances
Die Forscher installierten SHeaLDS in einem weichen Roboter, um zu demonstrieren, wie es funktioniert. Der Roboter ähnelte einem vierbeinigen Seestern und hatte auch eine eingebaute Rückkopplungskontrolle.
Die Forscher durchbohrten eines der Beine des Roboters sechsMal, und jedes Mal entdeckte er den Schaden und heilte sich selbst. Der Roboter brauchte nur etwa eine Minute, um sich selbst zu heilen. Er konnte auch seinen Gang automatisch anpassen, nachdem er einen Schaden erkannt hatte, und so einen langlebigen Roboter bauen, der sich selbst reparieren konnte.
Die Forscher stellen fest, dass der Roboter das zwar kannWunden heilen, es ist nicht ewig. Die menschliche Haut erholt sich gut von kleineren Schnitten, aber komplexe chemische Traumata oder Verbrennungen hinterlassen Spuren. Verbundmaterial zeigt ähnliche Eigenschaften – es kann sich in einfachen Fällen erholen, aber wenn die chemische Struktur verändert wird, kann es nicht mehr aushärten.
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