Roboter sind zunehmend auf dem Wellenkamm. Sie sind bereits in die Fabriken eingedrungen und bereiten sich darauf vor, auf ihren eigenen Beinen in unsere Häuser einzudringen.
Zunehmend nutzen wir sie jedoch, um in abgelegene Umgebungen zu gelangen, die Menschen nicht erreichen können, beispielsweise auf dem Meeresgrund oder im fernen Weltraum. Um sich dorthin zu wagen, brauchen sie nicht nur Energie und Mittel, um dorthin zu gelangen, sie müssen auch in der Lage sein, für sich selbst zu sorgen. In der Praxis: selbstreparierend.
Dafür ein Team unter der Leitung von Rob Schäfer, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der Cornell Engineering, hat optische Sensoren mit einem Verbundmaterial kombiniert, um einen weichen Roboter zu schaffen, der erkennt, wann und wo er verletzt wurde, und sich dann selbst heilt.
Wie selbstreparierende Roboter geboren werden
Die wissenschaftliche Abhandlung, in der die Ergebnisse von Shepherd und seinen Kollegen vorgestellt werden, „Autonomous optical sensors for damageheilen in intelligenten weichen Systemen“, wurde am 7. Dezember in Science Advances veröffentlicht. Ich verlinke es dir hier.
„Unser Labor versucht, Roboter robuster und agiler zu machen, damit sie länger und mit mehr Kapazität arbeiten“, sagt Shepherd.
Die Phasen der Studie
Der erste Schritt für eine solche Reparatur ist, dass der Roboter erkennen kann, dass tatsächlich etwas repariert werden muss.
Zu diesem Zweck hat das Labor für organische Robotik von Shepherd elastische optische Sensoren entwickelt. In der neuesten Studie kombinierten die Forscher die Sensoren mit Elastomeren, die in der Lage sind, den erlittenen Schaden zu „heilen“.
Das Ergebnis SCHILDE, "selbstheilende Lichtleiter", die eine zuverlässige dynamische Erfassung bieten, widerstandsfähig gegen Beschädigungen sind und sich bei Raumtemperatureinbrüchen ohne Eingriff von außen selbst heilen können.
Um die Technologie zu demonstrieren, installierten die Forscher das SHeaLDS in einem weicher Roboter, eine Art vierbeiniger Seestern. Die Forscher punktierten sechsmal eine seiner Pfoten, und der Roboter erkannte den Schaden und „heilte sich selbst“ in etwa einer Minute. Nicht nur das: Der selbstreparierende Roboter passte seine Leistung auch autonom an die erkannten Schäden an.
Selbstreparierende Roboter, gibt es Schwächen?
Eines vor allem, ich mache es kurz: Das Material ist zwar widerstandsfähig, aber trotzdem nicht unzerstörbar.
„Es hat ähnliche Eigenschaften wie menschliches Fleisch“, sagte Shepherd. „Es heilt nicht gut von Verbrennungen oder Säureeinwirkung, weil sich seine chemischen Eigenschaften ändern. Aber es leistet hervorragende Arbeit bei Schnitten.“
Shepherd plant, das SHeaLDS mit maschinellen Lernalgorithmen zu integrieren, die Berührungsereignisse erkennen. In der Praxis besteht die Möglichkeit, „einen sehr widerstandsfähigen Roboter zu schaffen, der selbstheilende Außenflächen hat und empfindlich auf die äußere Umgebung reagiert“. Mit einem Wort: Leder.
Ein weiterer Schritt in Richtung Roboter, die uns ähnlicher sind.
