Selvreparerende myke roboter: En ny grense innen AI-drevet reparasjon

Gjennombrudd innen robotikk: Selvhelbredende roboter inspirert av biologi

Et team av ingeniører fra University of Nebraska–Lincoln har introdusert en selvreparerende robot som kan oppdage og reparere skader autonomt. Enheten kan bidra til levetiden til morgendagens robotsystemer og elektroniske enheter. Slik kan selvreparerende roboter bli normen og bidra til å redusere avfall, forbedre ytelsen og åpne døren for fremtidige innovasjoner.

Ideen om en robot som helbreder seg selv høres ut som sci-fi, men med den siste tidens fremskritt innen kunstig intelligens og annen teknologi, ser mange forskere på denne veien som det beste alternativet. Når du tenker på en selvreparerende robot, kan du se for deg en stiv enhet som skanner kroppen sin, finner skader og deretter reparerer den ved hjelp av et innebygd verktøy eller andre enheter.

Problemet med dette konseptet er at det ville kreve at roboten har tilgang til ekstra materiale for å fullføre reparasjonen. Det er ikke slik at roboten ville ha med seg reservedeler til hver komponent. Som sådan kan dette konseptet bare fungere i svært begrensede scenarier der reservedeler er tilgjengelige.

Etterligne naturen

For å forstå disse begrensningene, så forskere på menneskekroppens helbredelsesevner for å finne en bedre løsning. Når du blir skadet, er kroppen din i stand til å helbrede over tid. Så lenge skaden ikke er for alvorlig, kan kroppen din gjenkjenne problemet, som et lite kutt, og bruke ressurser på å helbrede problemet. I løpet av noen dager eller uker er skaden fullstendig grodd med minimal arrdannelse.

Ny studie om selvhelbredende myke roboter publisert på ICRA 2025

Et team av ingeniører erkjente at en ny tilnærming ville være avgjørende for å muliggjøre selvreparerende roboter, og begynte derfor å undersøke mer menneskelignende robotløsninger. Dette søket førte til at de publiserte studien.¹ "Intelligent selvhelbredende kunstig muskel: Mekanismer for skadedeteksjon og autonom reparasjon av punkteringsskader i myk robotikk” på årets IEEE internasjonale konferanse om robotikk og automatisering.

Denne banebrytende rapporten fordyper seg i bruken av myke roboter som et middel for å utføre selvreparerende oppgaver. Myke roboter skiller seg fra tradisjonelle alternativer ved at de bruker fleksible komponenter som lar dem endre form og størrelse, slik at de kan utføre unike oppgaver som å forvandle seg til å navigere gjennom et tynt rør.

Ingeniørene brukte biomimikk for å utvikle en myk robot som lignet på menneskekroppen når det gjaldt lag. De startet med å introdusere en flerlagsarkitektur. Denne tilnærmingen er avhengig av varierende lag som utfører forskjellige oppgaver, men som jobber sammen for å gjøre det mulig for roboten å duplisere den adaptive robustheten til levende organismer.

Kilde - University of Nebraska – Lincoln

Aktiveringslag: Hvordan selvhelbredende roboter beveger seg

Ytterlaget er aktueringslaget. Dette øverste laget er det som gjør at aktuatoren kan bevege seg. Det er avhengig av små lommer som fylles med trykkvann for å starte bevegelse. Denne tilnærmingen er ideell for myk robotikk fordi den eliminerer behovet for motorer eller andre stive komponenter som begrenser den myke robotens muligheter.

Selvreparerende termoplastisk lag forklart

Det neste laget er stivere fordi det integrerer en selvreparerende termoplastisk elastomer. Dette laget er ansvarlig for å introdusere elektromigrasjon og termiske mekanismer for å skape fysiske diskontinuiteter der skadede lag har forårsaket elektriske inkonsistenser oppdaget av det nederste laget.

Elektronisk hud: Det skaderegistrerende laget

Det nederste laget av denne myke robotarkitekturen er en elektronisk hud som består av LM-mikrodråper innebygd i en silikonelastomer. Denne tilnærmingen fungerer som nervesystemet ditt ved at den bruker elektrisk strøm til å overvåke overflatekontinuiteten.

Mer spesifikt finnes det flytende metallmikrodråper innebygd i en silikonelastomer som lager ledende baner. Når skade oppdages, kan systemet lokalisere den og varsle mellomlaget, som deretter starter sine selvhelbredende prosesser.

Hvordan selvreparerende roboter oppdager og reparerer skader

Systemet gjenkjenner dette elektriske fotavtrykket som tegn på skade, noe som starter en høyere strøm til området. Den høyere strømmen fungerer som en varmemekanisme, og varmer opp området som har elektriske uregelmessigheter på grunn av skaden.

Prosessen smelter og forsegler deretter mellomlaget, og gjennom elektromigrasjon returneres metallatomene til en separat tilstand, noe som eliminerer kortslutningen og forsegler skaden. Det er verdt å merke seg at elektromigrasjon alltid ble sett på som en hindring på grunn av hullene, som førte til at strømmen stoppet.

Denne studien representerer første gang prosessen ble sett på som en fordel for konduktivitetsbehovene. Kombinasjonen av elektromigrasjon og den oppvarmede Joule-effekten lar enheten effektivt tilbakestille det skadede området og eliminere strømavvikene samtidig. I tillegg sikrer den at den selvreparerende roboten kan helbrede seg selv flere ganger uten problemer.

Hvordan forskere testet det selvhelbredende robotsystemet

Ingeniørene satte opp en serie tester for å se om den selvreparerende roboten deres kunne fungere som forutsagt. Teamet begynte med å sette opp enheten med elektroder for å måle endringer nøyaktig. Derfra påførte de ulike typer skader. Disse effektene inkluderte hardt trykk og kutt.

Resultater fra eksperimentene med selvhelbredende roboter

Den selvreparerende myke roboten var i stand til å autonomt oppdage skaden og starte en selvreparerende prosess. Enheten påførte en liten strømstigning på 0.25 ampere hvert 10. sekund inntil termisk migrasjon startet. Prosessen ble deretter gjentatt 6 ganger for hver test, noe som muliggjorde grundig overvåking av skadereparasjonen på tvers av flere scenarier.

Fordeler med selvreparerende mykrobotikk

Det er mange fordeler med selvreparerende elektronikk. For det første vil de bidra til å forbedre levetiden til elektriske apparater. Det er for mange søppelfyllinger overfylt med skadet elektronikk. Selvreparerende mykrobotikk gir en bedre løsning som kan reparere skader på stedet, noe som reduserer kostnader og nedetid.

Bruksområder og fremtiden for selvhelbredende roboter

Studien av selvreparerende roboter har potensial til å revolusjonere robotsektoren. Det finnes flere sektorer som er avhengige av roboter, og bruken av autonome droner og andre enheter er økende. Følgelig kan selvreparerende evner være akkurat det som trengs for å bidra til å løfte ytelse og levetid til neste nivå.

Selvhelbredende roboter innen robotikk og utforskning

Den åpenbare bruken av disse oppdagelsene er innen robotikksektoren. Roboter som kan selvreparere ville være ideelle for utforskning, søk og redningsoppgaver. Overalt hvor en robot kan støte på en gjenstand som kan forårsake fare, som en kvist eller skarp stein, er bedre egnet for selvreparerende roboter enn tradisjonelle harde enheter.

Bærbar teknologi: Et nytt bruksområde for selvreparerende materialer

Et annet område der denne teknologien kan være nyttig er innen sektoren for bærbare enheter. Bærbare enheter som smartklokker utsettes for mye daglig mishandling. Disse enhetene må være laget for å håndtere brukerens strenge timeplan og alle de uventede støtene og ripene som følger med. Selvreparerende bærbare enheter kan være den perfekte løsningen.

Når vil selvreparerende roboter være tilgjengelige?

Du kan se at selvreparerende roboter kommer på markedet i løpet av de neste 5–10 årene. Sektoren for myk robotikk er en raskt voksende industri som akkurat nå begynner å få fotfeste. Disse enhetene vil garantert få mer støtte etter hvert som fordelene og egenskapene deres blir mer allment forstått.

Forskere på selvhelbredende roboter

Studien om selvreparerende roboter ble presentert av ingeniører fra University of Nebraska–Lincoln. Studien lister opp Eric Markvicka, Ethan Krings og Patrick McManigal som de viktigste bidragsyterne. Det er verdt å merke seg at rapporten om selvreparerende robotikk var en av bare 39 av 1,606 bidrag som ble valgt ut som finalist i ICRA 2025 Best Paper Award.

Det er verdt å merke seg at ingeniørene fikk ytterligere støtte fra National Science Foundation, NASA Nebraska Established Program to Stimulate Competitive Research og Nebraska Tobacco Settlement Biomedical Research Development Fund.

Investering i robotmarkedet

Robotikksektoren er en av de mest innovative i markedet. Det finnes en rekke konkurrenter som konkurrerer om å lage neste generasjons robotikk som kan bidra til å løse noen av verdens mest presserende problemer. Her er ett selskap som leder an i den innovative satsingen.

ABB Ltd.

ABB Ltd. (ABB ) er en global teknologileder med base i Sveits. Selskapet har et sterkt fokus på elektrifisering, automatisering og robotikk. ABB ble grunnlagt i 1988 gjennom fusjonen av ASEA (Sverige) og Brown, Boveri & Cie (Sveits), og har vokst til å bli en av de mest innflytelsesrike aktørene innen industrirobotikksektoren.

Selskapets robotavdeling har konsekvent flyttet grensene for automatisering med avanserte robotarmer, samarbeidende roboter (coboter) og fleksible produksjonsløsninger. ABBs satsing på adaptiv robotikk stemmer godt overens med nye teknologier som myke aktuatorer, intelligente materialer og selvreparerende systemer – nettopp de innovasjonene som utforskes i studien fra University of Nebraska–Lincoln.

I de senere årene har ABB økt investeringene i smart og menneskevennlig robotikk gjennom partnerskap med akademiske institusjoner og oppkjøp av AI-drevne automatiseringsoppstartsbedrifter. Selskapets samarbeidende roboter GoFa og YuMi eksemplifiserer strategien deres om å utvikle roboter som trygt kan jobbe sammen med mennesker – roboter som kan dra stor nytte av selvreparerende materialer for å forbedre robusthet og redusere nedetid. Etter hvert som industrien beveger seg mot mer autonome, fleksible og skadetolerante systemer, står ABB i forkant av å muliggjøre denne neste bølgen av robotikk.

Investorer som ønsker å få tidlig eksponering mot den myke robotikkboomen, kan være lurt å følge selskaper som ABB eller følge nye oppstartsbedrifter innen avanserte materialer.

Siste ABB (ABB) aksjenyheter og utvikling

Selvhelbredende myke roboter – din neste kollega

Drivkraften mot å lage myke roboter som kan oppdage og selvhelbrede skader er i full gang. Produsenter ser på disse enhetene som en ideell løsning for verden sammen med mennesker uten å forårsake ytterligere risikoer. Når man legger til muligheten til å oppdage og selvhelbrede skader, blir disse enhetene banebrytende.

Lær om andre kule robotikk-gjennombrudd her..

Referert til studier:

^{1. Krings, EJ, McManigal, P., & Markvicka, EJ (2025). Intelligent selvhelende kunstig muskel: Mekanismer for skadedeteksjon og autonom reparasjon av punkteringsskader i myk robotikkReferat fra IEEEs internasjonale konferanse om robotikk og automatisering (ICRA) i 2025, 2591–2598. https://smr.unl.edu/papers/Krings_et_al-2025-ICRA.pdf}