Selvhelbredende myke roboter: En ny frontlinje innen AI-drevet reparasjon

Gjennombrudd innen robotikk: Selvhelbredende roboter inspirert av biologi

Et team av ingeniører fra University of Nebraska–Lincoln har introdusert en selvhelbredende robot som kan oppdage og reparere skade autonomt. Enheten kan bidra til lengre levetid for morgendagens robotsystemer og elektroniske enheter. Her er hvordan selvhelbredende roboter kan bli normen og bidra til å redusere avfall, forbedre ytelse og åpne døren for fremtidige innovasjoner.

Ideen om at en robot kan helbrede seg selv høres ut som science fiction, men med de siste fremskrittene innen AI og andre teknologier ser mange forskere dette som den beste løsningen. Når du tenker på en selvhelbredende robot, kan du forestille deg en stiv enhet som skanner kroppen sin, lokaler skade, og deretter reparerer den ved hjelp av et ombordverktøy eller andre enheter.

Problemet med dette konseptet er at roboten må ha tilgang til ekstra materiale for å fullføre reparasjonen. Det er ikke slik at roboten vil bære reservedeler for hver komponent. Derfor kan dette konseptet kun fungere i svært begrensede scenarier hvor erstatningsdeler er tilgjengelige.

Etterlign naturen

Med forståelse for disse begrensningene så forskerne mot menneskekroppens helbredende evner for en bedre løsning. Når du blir skadet, er kroppen i stand til å helbrede seg over tid. Så lenge skaden ikke er for alvorlig, kan kroppen gjenkjenne problemet, som et lite kutt, og sette av ressurser til å reparere det. Etter noen dager eller uker er skaden helt helbredet med minimal arrdannelse.

Ny studie om selvhelbredende myke roboter publisert på ICRA 2025

Etter å ha erkjent at en ny tilnærming var avgjørende for å muliggjøre selvhelbredende roboter, begynte et team av ingeniører å undersøke mer menneskelignende robotløsninger. Denne søken førte dem til å publisere studien¹ “Intelligent Self-Healing Artificial Muscle: Mechanisms for Damage Detection and Autonomous Repair of Puncture Damage in Soft Robotics” på årets IEEE International Conference on Robotics and Automation.

Denne banebrytende rapporten går i dybden på bruk av myke roboter for å utføre selvhelbredende oppgaver. Myke roboter skiller seg fra tradisjonelle alternativer ved at de bruker fleksible komponenter som gjør dem i stand til å endre form og størrelse, slik at de kan utføre unike oppgaver som å forme seg for å navigere gjennom et tynt rør.

Ingeniørene benyttet biomimetikk for å utvikle en myk robot som lignet menneskekroppen i lagstruktur. De begynte med å introdusere en flerlagsarkitektur. Denne tilnærmingen baserer seg på ulike lag som utfører forskjellige oppgaver, men som samarbeider for å la roboten etterligne den adaptive motstandskraften til levende organismer.

Kilde – University of Nebraska–Lincoln

Aktueringslag: Hvordan selvhelbredende roboter beveger seg

Utsiden er aktueringslaget. Dette øverste laget gjør det mulig for aktuatoren å bevege seg. Det baserer seg på små lommer som fylles med pressurert vann 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 evner.

Selvhelbredende termoplastisk lag forklart

Det neste laget er mer stivt fordi det integrerer en selvhelbredende termoplastisk elastomer. Dette laget er ansvarlig for å introdusere elektromigrasjon og termiske mekanismer for å skape fysiske diskontinuiteter der skadede lag har forårsaket elektriske uoverensstemmelser som oppdages av det nederste laget.

Elektronisk hud: Skade‑sensingslaget

Det nederste laget i denne myke robotarkitekturen er en elektronisk hud bestående av LM-mikrodroppper innlemmet i en silikonelastomer. Denne tilnærmingen fungerer som ditt nervesystem ved at den bruker elektrisk strøm til å overvåke overflatens kontinuitet.

Spesifikt er det flytende metallmikrodroppper innlemmet i en silikonelastomer som skaper ledende baner. Når skade oppdages, kan systemet lokalisere den og varsle det midterste laget, som deretter starter sine selvhelbredende prosesser.

Hvordan selvhelbredende roboter oppdager og reparerer skade

Systemet gjenkjenner dette elektriske fotavtrykket som bevis på skade, noe som initierer en høyere strøm til området. Den høyere strømmen fungerer som en varmemekanisme, som varmer opp området som har elektriske uoverensstemmelser på grunn av skaden.

Prosessen smelter deretter og tetter det midterste laget igjen, og gjennom elektromigrasjon blir metallatomene returnert til en separat tilstand, noe som eliminerer kortslutningen og tetter skaden. Merk at elektromigrasjon alltid ble sett på som en hindring på grunn av hullene, som fikk strømmen til å stoppe.

Denne studien representerer første gang prosessen ble sett på som en fordel for ledningsevnen. Kombinasjonen av elektromigrasjon og den oppvarmede Joule‑effekten gjør det mulig for enheten å tilbakestille det skadede området og eliminere strøm‑inkonsistensene samtidig. I tillegg sikrer den at den selvhelbredende roboten kan helbrede seg selv flere ganger uten problemer.

Hvordan forskere testet det selvhelbredende robotsystemet

Ingeniørene satte opp en rekke tester for å se om deres selvhelbredende robot kunne fungere som forutsagt. Teamet begynte med å montere enheten med elektroder for nøyaktig å måle endringer. Deretter påførte de ulike typer skade. Disse påvirkningene inkluderte tungt trykk og kutting.

Resultater fra eksperimentene med den selvhelbredende roboten

Den selvhelbredende myke roboten klarte å autonomt oppdage skaden og starte en selvhelbredende prosess. Enheten påførte en liten strømrampe på 0,25 ampere hvert 10. sekund til termisk migrasjon ble initiert. Prosessen ble deretter gjentatt 6 ganger for hver test, noe som muliggjorde grundig overvåking av skade‑reparasjonen i flere scenarier.

Fordeler med selvhelbredende myk robotikk

Det finnes mange fordeler som selvhelbredende elektronikk gir. For det første vil de bidra til å forbedre levetiden til elektriske enheter. Det finnes for mange søppelfyllinger overfylt med skadet elektronikk. Selvhelbredende myk robotikk gir en bedre løsning som kan reparere skader på stedet, og reduserer kostnader og nedetid.

Applikasjoner og fremtid for selvhelbredende roboter

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

Selvhelbredende roboter i robotikk og utforskning

Den åpenbare bruken av disse oppdagelsene er i robotikksektoren. Roboter som kan selvhelbrede seg ville være ideelle for utforskning, søk og redningsoppdrag. Hvor enn en robot kan støte på et objekt som kan forårsake fare, som en kvist eller en skarp stein, er selvhelbredende roboter bedre egnet enn tradisjonelle harde enheter.

Bærbar teknologi: Et nytt bruksområde for selvhelbredende materialer

Et annet område hvor denne teknologien kan være nyttig er i bærbare sektoren. Bærbare enheter som smartklokker blir utsatt for mye daglig slitasje. Disse enhetene må konstrueres for å håndtere den krevende bruken av brukerne og alle uventede støt og riper som følger med. Selvreparerende bærbare enheter kan være den perfekte løsningen.

Når vil selvhelbredende roboter være tilgjengelige?

Du kan forvente at selvreparerende roboter kommer på markedet i løpet av de neste 5–10 årene. Myk robotikk er en raskt voksende industri som nå begynner å få gjennomslag. Disse enhetene vil helt sikkert få mer støtte etter hvert som deres fordeler og evner blir bedre forstått.

Forskere på selvhelbredende roboter

Studien om selvhelbredende roboter ble presentert av ingeniører fra University of Nebraska–Lincoln. Studien oppgir Eric Markvicka, Ethan Krings og Patrick McManigal som de viktigste bidragsyterne. Merk at rapporten om selvhelbredende robotikk var en av kun 39 av 1 606 innsendelser som ble valgt som finalist for ICRA 2025 Best Paper Award.

Ingeniørene mottok også ytterligere støtte fra National Science Foundation, NASA Nebraska Established Program to Stimulate Competitive Research, og Nebraska Tobacco Settlement Biomedical Research Development Fund.

Investere i robotikkmarkedet

Robotikksektoren er en av de mest innovative på markedet. Det finnes mange konkurrenter som kjemper om å skape neste generasjons robotikk som kan bidra til å løse noen av verdens mest presserende problemer. Her er ett selskap som leder den innovative satsingen.

ABB Ltd.

ABB Ltd. (ABB ) er en global teknologileder basert i Sveits. Dens sterke fokus er på elektrifisering, automatisering og robotikk. Selskapet 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 i den industrielle robotikksektoren.

Bedriftens robotikkdivisjon har jevnlig presset grensene for automatisering med avanserte robotarmer, samarbeidsroboter (cobots) og fleksible produksjonsløsninger. ABBs engasjement for adaptiv robotikk passer godt med nye teknologier som myke aktuatorer, intelligente materialer og selvhelbredende systemer – de samme innovasjonene som ble utforsket i studien fra University of Nebraska–Lincoln.

I de siste årene har ABB økt sine investeringer i smarte og menneskevennlige roboter gjennom partnerskap med akademiske institusjoner og oppkjøp av AI-drevne automatiseringsoppstarter. Selskapets GoFa- og YuMi-coboter eksemplifiserer strategien om å utvikle roboter som trygt kan arbeide side om side med mennesker – roboter som i stor grad kan dra nytte av selvhelbredende materialer for å forbedre robusthet og redusere nedetid. Etter hvert som industriene går mot mer autonome, fleksible og skade‑tolerante systemer, står ABB i frontlinjen for å muliggjøre denne neste bølgen av robotikk.

Investorer som ønsker tidlig eksponering mot myk robotikk-boomen kan ha nytte av å følge selskaper som ABB eller holde øye med nye oppstartsbedrifter innen avanserte materialer.

Siste ABB (ABB) aksjenyheter og utviklinger

Selvhelbredende myke roboter – din neste kollega

Jakten på å lage myke roboter som kan oppdage og selvhelbrede skade er i full gang. Produsenter ser disse enhetene som en ideell løsning for samspillet med mennesker uten å skape ekstra risiko. Når du legger til evnen til å oppdage og selvhelbrede skader, blir disse enhetene en spillveksler.

Lær mer om andre spennende robotikkgjennombrudd her.

Studier referert til:

^{1. Krings, E. J., McManigal, P., & Markvicka, E. J. (2025). Intelligent selvhelbredende kunstig muskel: Mekanismer for skadeoppdagelse og autonom reparasjon av punkteringsskade i myk robotikk. 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}