【科研进展】采用聚氨酯弹性体的软体机器人可以实现自我修复

       如果机器人要冒险进入人类无法到达的偏远环境，例如深海水下环境或遥远的外太空，它们将不仅需要动力和到达那里的方式，它们还需要能够照顾好自己。   　　为此，康奈尔工程学院机械和航空航天工程副教授领导的团队将光学传感器与一种复合材料结合在一起，创造出了一种软体机器人，它可以随时随地检测损伤--然后在现场自我修复。
 
  　　研究人员介绍到："我们的实验室一直在努力使机器人使用寿命更长、更敏捷，这样它们就能够以更大的能力运行更长时间。问题是，如果你让机器人长时间运作，它们就会积累损伤。因此，我们如何能让它们修复或处理这种损害呢？"   　　进行这种修复的第一步是，机器人必须能够识别有哪一些东西需要被修复。   　　多年来，研究团队的有机机器人实验室一直使用弹性光纤传感器，从皮肤到可穿戴技术。这样可以使软体机器人和相关组件能够尽可能地灵活和实用。   　　在光纤传感器中，来自LED的光通过光波导传输，当材料发生变形时，光电二极管可以检测到光束强度的变化。该技术的优点之一是，如果波导被刺穿或切割，它仍然能够传播光线。   　　研究人员将传感器与聚氨酯脲弹性体相结合，该弹性体结合了氢键以实现快速愈合，并通过二硫化物交换来增加强度。   　　其成果是用于动态感应的自愈型光导器SHeaLDS提供了可靠的动态感应，能抗损伤，并能在室温下从切口处自我愈合，无需任何外部干预。   　　为了展示这项技术，研究人员将SHeaLDS安装在一个类似于四条腿的海星的软体机器人中，并配备了反馈控制。在研究人员总共六次刺穿它的一条腿后，该机器人能够在大约一分钟内检测到损伤并自我修复每个伤口。该机器人还可以根据其感知到的损伤自主地调整其步态。   　　虽然这种材料很结实，但它并不是坚不可摧的。   　　研究人员介绍称："它们有类似于人体的特性。你不能很好地从烧伤，或从有酸腐蚀或烫伤中愈合，因为那会改变化学特性。但是我们可以很好地治愈割伤。"   　　研究人员计划将SHeaLDS与识别触觉事件的机器学习算法相结合，最终创造出"一个寿命很长的机器人，它不仅有一个能自我愈合的皮肤，而且使用同样的皮肤来感知它周围的环境，以便能够完成更多的任务。"   　　免责声明：中国复合材料学会微信公众号发布的文章，仅用于复合材料专业知识和市场资讯的交流与分享，不用于任何商业目的。任何个人或组织若对文章版权或其内容的真实性、准确性存有疑义，请第一时间联系我们。我们将及时进行处理。