Selvhelbredende bløde robotter: En ny front inden for AI-drevet reparation

Gennembrud inden for robotteknologi: Selvhelbredende robotter inspireret af biologi

Et hold af ingeniører fra University of Nebraska–Lincoln har introduceret en selvhelbredende robot, der kan opdage og reparere skader autonomt. Enheden kan bidrage til levetiden for morgendagens robotsystemer og elektroniske enheder. Sådan kan selvhelbredende robotter blive normen og hjælpe med at reducere affald, forbedre ydeevnen og åbne døren for fremtidige innovationer.

Forestillingen om, at en robot kan helbrede sig selv, lyder som science fiction, men med de seneste fremskridt inden for AI og andre teknologier ser mange forskere denne vej som den bedste mulighed. Når du tænker på en selvhelbredende robot, kan du forestille dig en stiv enhed, der scanner sin krop, lokaler skader og derefter reparerer dem ved hjælp af et ombordværende værktøj eller andre enheder.

Problemet med dette koncept er, at robotten skal have adgang til ekstra materiale for at kunne udføre reparationen. Det er ikke som om robotten ville bære reservedele til hver komponent. Derfor kan dette koncept kun fungere i meget begrænsede scenarier, hvor udskiftningsdele er tilgængelige.

Efterlign naturen

For at forstå disse begrænsninger kiggede forskerne på menneskekroppens helbredelseskapacitet for en bedre løsning. Når du bliver skadet, er din krop i stand til at hele over tid. Så længe skaden ikke er for alvorlig, kan din krop genkende problemet, som et lille snit, og afsætte ressourcer til at hele det. Efter nogle dage eller uger er skaden fuldstændigt helet med minimal ardannelse.

Ny undersøgelse om selvhelbredende bløde robotter offentliggjort på ICRA 2025

Da de indså, at en ny tilgang ville være afgørende for at muliggøre selvhelbredende robotter, begyndte et hold af ingeniører at undersøge mere menneskelignende robotløsninger. Denne søgen førte dem til at offentliggøre undersøgelsen¹ “Intelligent Self-Healing Artificial Muscle: Mechanisms for Damage Detection and Autonomous Repair of Puncture Damage in Soft Robotics” på dette års IEEE International Conference on Robotics and Automation.

Dette banebrydende rapport dykker ned i brugen af bløde robotter som et middel til at udføre selvhelbredende opgaver. Bløde robotter adskiller sig fra traditionelle muligheder ved, at de anvender fleksible komponenter, der gør dem i stand til at ændre deres form og størrelse, så de kan udføre unikke opgaver som at forme sig for at navigere gennem et tyndt rør.

Ingeniørerne brugte biomimik til at udtænke en blød robot, der var lig den menneskelige krop med hensyn til lag. De begyndte med at introducere en flerlagets arkitektur. Denne tilgang bygger på forskellige lag, der udfører forskellige opgaver, men arbejder sammen for at gøre robotten i stand til at efterligne den adaptive modstandsdygtighed hos levende organismer.

Kilde – University of Nebraska–Lincoln

Aktueringslag: Sådan bevæger selvhelbredende robotter sig

Udsiden er aktueringslaget. Dette øverste lag gør det muligt for aktuatoren at bevæge sig. Det bygger på små lommer, der fyldes med trykfyldt vand for at igangsætte bevægelse. Denne tilgang er ideel til blød robotteknik, fordi den eliminerer behovet for motorer eller andre stive komponenter, der begrænser den bløde robots kapaciteter.

Selvhelbredende termoplastisk lag forklaret

Det næste lag er mere stift, fordi det integrerer en selvhelbredende termoplastisk elastomer. Dette lag er ansvarligt for at indføre elektromigration og termiske mekanismer, som skaber fysiske afbrydelser, hvor beskadigede lag har forårsaget elektriske uoverensstemmelser, som det nederste lag registrerer.

Elektronisk hud: Skadesensorlaget

Det nederste lag i denne bløde robotarkitektur er en elektronisk hud bestående af LM-mikrodråber indlejret i en silikoneelastomer. Denne tilgang fungerer som dit nervesystem ved, at den bruger elektrisk strøm til at overvåge overfladens kontinuitet.

Specifikt er der flydende metal-mikrodråber indlejret i en silikoneelastomer, som skaber ledende veje. Når en skade opdages, kan systemet lokalisere den og underrette det midterste lag, som derefter igangsætter sine selvhelbredende processer.

Hvordan selvhelbredende robotter opdager og reparerer skader

Systemet genkender dette elektriske aftryk som bevis på skade, hvilket udløser en højere strøm til området. Den højere strøm fungerer som en opvarmningsmekanisme, som varmer området op, der har elektriske uoverensstemmelser på grund af skaden.

Processen smelter derefter det midterste lag og forsegler det igen, og gennem elektromigration returneres metalatomerne til en separat tilstand, hvilket eliminerer kortslutningen og forsegler skaden. Bemærkelsesværdigt var elektromigration altid betragtet som en hindring på grund af hullerne, som fik strømmen til at stoppe.

Dette studie repræsenterer første gang, processen blev set som en fordel for ledningsevnebehovene. Kombinationen af elektromigration og den opvarmede Joule-effekt gør det muligt for enheden effektivt at nulstille det beskadigede område og samtidig eliminere de elektriske uoverensstemmelser. Derudover sikrer det, at den selvhelbredende robot kan hele sig selv flere gange uden problemer.

Hvordan forskere testede det selvhelbredende robotsystem

Ingeniørerne opstillede en række tests for at se, om deres selvhelbredende robot kunne fungere som forudsagt. Teamet begyndte med at udstyre enheden med elektroder for nøjagtigt at måle ændringer. Derefter påførte de forskellige typer af skader. Disse omfattede tungt tryk og skæring.

Resultater fra eksperimenterne med selvhelbredende robotter

Den selvhelbredende bløde robot var i stand til autonomt at opdage skaden og igangsætte en selvhelbredende proces. Enheden anvendte en lille strømstigning på 0,25 ampere hver 10. sekund, indtil termisk migration startede. Processen blev derefter gentaget 6 gange for hver test, hvilket muliggør dybdegående overvågning af skaderensning på tværs af flere scenarier.

Fordele ved selvhelbredende blød robotteknik

Der er mange fordele, som selvhelbredende elektronik bringer med sig. For det første vil de hjælpe med at forbedre levetiden for elektriske enheder. Der er alt for mange lossepladser overfyldt med beskadiget elektronik. Selvhelbredende blød robotteknik giver en bedre løsning, der kan reparere skader på stedet, hvilket reducerer omkostninger og nedetid.

Anvendelser og fremtid for selvhelbredende robotter

Undersøgelsen af selvhelbredende robotter har potentialet til at revolutionere robotsektoren. Der er flere sektorer, der er afhængige af robotter, og brugen af autonome droner og andre enheder er stigende. Følgelig kan selvhelbredende evner være præcis det, der er nødvendigt for at løfte ydeevne og levetid til det næste niveau.

Selvhelbredende robotter i robotteknologi og udforskning

Den åbenlyse anvendelse af disse opdagelser er i robotsektoren. Robotter, der kan selvhelbrede, ville være ideelle til udforskning, søgning og redningsopgaver. Hvor end en robot kan støde på et objekt, der kan udgøre fare, som en gren eller en skarp sten, er selvhelbredende robotter bedre egnet end traditionelle hårde enheder.

Bærbar teknologi: Et nyt anvendelsesområde for selvhelbredende materialer

Et andet område, hvor denne teknologi kan være nyttig, er inden for bærbare enheder. Bærbare enheder som smartwatches udsættes for meget daglig slitage. Disse enheder skal kunne håndtere brugernes krævende tidsplan samt alle uventede stød og ridser, der følger med. Selvreparerende bærbare enheder kunne være den perfekte løsning.

Hvornår vil selvhelbredende robotter være tilgængelige?

Du kan forvente, at selvreparerende robotter kommer på markedet inden for de næste 5-10 år. Soft robotics-sektoren er en hurtigt voksende industri, der først nu begynder at få gennemslag. Disse enheder vil helt sikkert få mere støtte, efterhånden som deres fordele og kapaciteter bliver mere udbredt forstået.

Forskere inden for selvhelbredende robotter

Undersøgelsen af selvhelbredende robotter blev fremsat af ingeniører fra University of Nebraska–Lincoln. Undersøgelsen nævner Eric Markvicka, Ethan Krings og Patrick McManigal som de primære bidragydere. Bemærkelsesværdigt var rapporten om selvhelbredende robotteknik en af kun 39 ud af 1.606 indsendelser, der blev udvalgt som finalist til ICRA 2025 Best Paper Award.

Desuden modtog ingeniørerne yderligere støtte fra National Science Foundation, NASA Nebraska Established Program to Stimulate Competitive Research og Nebraska Tobacco Settlement Biomedical Research Development Fund.

Investering i robotmarkedet

Robotsektoren er en af de mest innovative på markedet. Der er mange konkurrenter, der konkurrerer om at skabe næste generations robotter, som kan hjælpe med at løse nogle af verdens mest presserende problemer. Her er en virksomhed, der fører den innovative indsats.

ABB Ltd.

ABB Ltd. (ABB ) er en global teknologileder med base i Schweiz. Dens stærke fokus er på elektrificering, automatisering og robotteknik. Grundlagt i 1988 gennem fusionen af ASEA (Sverige) og Brown, Boveri & Cie (Schweiz) er ABB vokset til at blive en af de mest indflydelsesrige aktører inden for industriel robotteknik.

Virksomhedens robotdivision har konsekvent skubbet grænserne for automatisering med avancerede robotarme, samarbejdsrobotter (cobots) og fleksible fremstillingsløsninger. ABB’s engagement i adaptiv robotteknik passer godt sammen med nye teknologier som bløde aktuatorer, intelligente materialer og selvhelbredende systemer – de samme innovationer, der er undersøgt i University of Nebraska–Lincoln-undersøgelsen.

I de seneste år har ABB øget sine investeringer i smarte og menneskevenlige robotter gennem partnerskaber med akademiske institutioner og opkøb af AI-drevne automatiserings-startups. Virksomhedens GoFa- og YuMi-cobots eksemplificerer dens strategi om at udvikle robotter, der sikkert kan arbejde side om side med mennesker – robotter, der i høj grad kan drage fordel af selvhelbredende materialer for at forbedre robusthed og reducere nedetid. Efterhånden som industrierne bevæger sig mod mere autonome, fleksible og skadesikre systemer, står ABB i spidsen for at muliggøre denne næste bølge af robotteknik.

Investorer, der ønsker tidlig eksponering til soft robotics-boomet, kan overveje at følge virksomheder som ABB eller holde øje med nye startups inden for avancerede materialer.

Seneste ABB (ABB) aktienyheder og udviklinger

Selvhelbredende bløde robotter – Din næste kollega

Fremdriften for at skabe bløde robotter, der kan opdage og selvhelbrede skader, er i fuld gang. Producenter ser disse enheder som en ideel løsning for verden sammen med mennesker uden at medføre yderligere risici. Når du tilføjer evnen til at opdage og selvhelbrede skader, bliver disse enheder en spilskifter.

Lær om andre spændende robotteknologiske gennembrud her.

Studier refereret:

^{1. Krings, E. J., McManigal, P., & Markvicka, E. J. (2025). Intelligent selvhelbredende kunstig muskel: Mekanismer for skadedetektion og autonom reparation af punkteringsskader i blød robotteknik. Proceedings of the 2025 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2591–2598. https://smr.unl.edu/papers/Krings_et_al-2025-ICRA.pdf}