Självläkande mjuka robotar: En ny gräns inom AI‑driven reparation

Genombrott inom robotik: Självläkande robotar inspirerade av biologi

Ett team av ingenjörer från University of Nebraska–Lincoln har introducerat en självläkande robot som kan upptäcka och reparera skador autonomt. Enheten kan bidra till livslängden för morgondagens robotsystem och elektroniska enheter. Så här kan självläkande robotar bli normen och hjälpa till att minska avfall, förbättra prestanda och öppna dörren för framtida innovationer.

Idén om en robot som läker sig själv låter som science fiction, men med de senaste framstegen inom AI och andra teknologier ser många forskare detta tillvägagångssätt som det bästa alternativet. När du tänker på en självläkande robot kan du föreställa dig en stel enhet som skannar sin kropp, lokaler skador och sedan reparerar dem med hjälp av något ombordverktyg eller andra enheter.

Problemet med detta koncept är att roboten skulle behöva tillgång till extra material för att slutföra reparationen. Det är inte så att roboten skulle bära reservdelar för varje komponent. Därför kan detta koncept bara fungera i mycket begränsade scenarier där ersättningsdelar finns tillgängliga.

Efterlikna naturen

Genom att förstå dessa begränsningar vände sig forskarna mot människokroppens läkningsförmåga för en bättre lösning. När du skadar dig kan din kropp läka över tid. Så länge skadan inte är för allvarlig kan kroppen känna igen problemet, som ett litet snitt, och avsätta resurser för att läka det. På några dagar eller veckor är skadan helt läkt med minimal ärrbildning.

Ny studie om självläkande mjuka robotar publicerad på ICRA 2025

Genom att inse att ett nytt tillvägagångssätt skulle vara avgörande för att möjliggöra självläkande robotar började ett team av ingenjörer undersöka mer människolika robotlösningar. Denna sökning ledde dem till att publicera 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.

Denna banbrytande rapport går in på hur mjuka robotar kan användas för att utföra självläkningsuppgifter. Mjuka robotar skiljer sig från traditionella alternativ genom att de använder flexibla komponenter som gör att de kan förändra sin form och storlek, vilket möjliggör unika uppgifter som att forma om sig för att navigera genom ett smalt rör.

Ingenjörerna använde biomimetik för att skapa en mjuk robot som liknade människokroppen i lager. De började med att införa en flerskiktsarkitektur. Detta tillvägagångssätt bygger på olika lager som utför olika uppgifter men arbetar tillsammans för att låta roboten efterlikna den adaptiva motståndskraften hos levande organismer.

Källa – University of Nebraska–Lincoln

Aktueringslager: Hur självläkande robotar rör sig

Utsidan är aktueringslagret. Detta översta lager möjliggör att aktuatorn kan röra sig. Det förlitar sig på små fickor som fylls med trycksatt vatten för att initiera rörelse. Detta tillvägagångssätt är idealiskt för mjuk robotik eftersom det eliminerar behovet av motorer eller andra stela komponenter som begränsar den mjuka robotens kapacitet.

Självläkande termoplastlager förklarat

Nästa lager är mer styvt eftersom det integrerar ett självläkande termoplastiskt elastomer. Detta lager ansvarar för att introducera elektromigration och termiska mekanismer för att skapa fysiska diskontinuiteter där skadade lager har orsakat elektriska inkonsekvenser som upptäcks av det nedre lagret.

Elektronisk hud: Skadesensorlagret

Det nedre lagret i denna mjuka robotarkitektur är en elektronisk hud bestående av LM-mikrodroppar inbäddade i en silikonelastomer. Detta tillvägagångssätt fungerar som ditt nervsystem genom att använda elektrisk ström för att övervaka ytkontinuiteten.

Specifikt finns det flytande metallmikrodroppar inbäddade i en silikonelastomer som skapar ledande vägar. När skada upptäcks kan systemet lokalisera den och meddela det mellersta lagret, som sedan initierar sina självläkningsprocesser.

Hur självläkande robotar upptäcker och reparerar skador

Systemet känner igen detta elektriska avtryck som bevis på skada, vilket initierar en högre ström till området. Den högre strömmen fungerar som en värmemekanism och värmer upp området som har elektriska inkonsekvenser på grund av skadan.

Processen smälter sedan och återförseglar det mellersta lagret, och genom elektromigration återförs metallatomerna till ett separat tillstånd, vilket eliminerar kortslutningen och förseglar skadan. Noterbart är att elektromigration alltid sågs som ett hinder på grund av luckorna, som fick strömmen att stoppa.

Denna studie representerar första gången processen sågs som en fördel för ledningsbehoven. Kombinationen av elektromigration och den uppvärmda Joule‑effekten möjliggör effektivt att enheten återställer det skadade området och eliminerar de elektriska inkonsekvenserna samtidigt. Dessutom säkerställer den att den självläkande roboten kan läka sig själv flera gånger utan problem.

Hur forskare testade det självläkande robotsystemet

Ingenjörerna satte upp en serie tester för att se om deras självläkande robot kunde prestera enligt förutsägelse. Teamet började med att utrusta enheten med elektroder för att exakt mäta förändringar. Därefter applicerade de olika typer av skador. Dessa effekter inkluderade kraftigt tryck och skärning.

Resultat från experiment med självläkande robotar

Den självläkande mjuka roboten kunde autonomt upptäcka skadan och initiera en självläkningsprocess. Enheten applicerade en liten strömökning på 0,25 ampere var tionde sekund tills termisk migration initierades. Processen upprepades sedan 6 gånger för varje test, vilket möjliggjorde djupgående övervakning av skadereparationen över flera scenarier.

Fördelar med självläkande mjuk robotik

Det finns många fördelar som självläkande elektronik erbjuder. För det första hjälper de till att förbättra livslängden för elektriska enheter. Det finns för många soptippar som är överfulla med skadad elektronik. Självläkande mjuk robotik ger en bättre lösning som kan reparera skador på plats, vilket minskar kostnader och driftstopp.

Tillämpningar och framtid för självläkande robotar

Studien om självläkande robotar har potential att revolutionera robotiksektorn. Det finns flera branscher som förlitar sig på robotar, och användningen av autonoma drönare och andra enheter ökar. Följaktligen kan självläkningsförmågor vara exakt det som behövs för att driva prestanda och livslängd till nästa nivå.

Självläkande robotar inom robotik och utforskning

Den uppenbara användningen för dessa upptäckter är inom robotiksektorn. Robotar som kan självläka skulle vara idealiska för utforskning, sök- och räddningsuppdrag. Där en robot kan stöta på föremål som kan orsaka fara, som en kvist eller en skarp sten, är självläkande robotar bättre lämpade än traditionella hårda enheter.

Bärbar teknik: Ett nytt användningsområde för självläkande material

Ett annat område där denna teknik kan vara användbar är inom bärbar teknik. Bärbara enheter som smartklockor utsätts för mycket dagligt slitage. Dessa enheter måste konstrueras för att klara av sina användares krävande schema samt alla oväntade stötar och repor som följer med det. Självreparerande bärbara enheter kan vara den perfekta lösningen.

När kommer självläkande robotar att finnas tillgängliga?

Du kan förvänta dig att självreparerande robotar kommer på marknaden inom de kommande 5–10 åren. Mjuk robotiksektorn är en snabbt växande industri som precis nu börjar få genomslag. Dessa enheter kommer säkert att få mer stöd när deras fördelar och kapaciteter blir mer allmänt förstådda.

Forskare inom självläkande robotar

Studien om självläkande robotar presenterades av ingenjörer från University of Nebraska–Lincoln. Studien listar Eric Markvicka, Ethan Krings och Patrick McManigal som de främsta bidragsgivarna. Noterbart är att rapporten om självläkande robotik var en av endast 39 av 1 606 inskickade som valdes till finalist för ICRA 2025 Best Paper Award.

Det är också värt att notera att ingenjörerna fick ytterligare stöd från National Science Foundation, NASA Nebraska Established Program to Stimulate Competitive Research och Nebraska Tobacco Settlement Biomedical Research Development Fund.

Investera i robotikmarknaden

Robotiksektorn är en av de mest innovativa på marknaden. Det finns ett flertal aktörer som tävlar om att skapa nästa generations robotik som kan hjälpa till att lösa några av världens mest akuta problem. Här är ett företag som leder den innovativa utvecklingen.

ABB Ltd.

ABB Ltd. (ABB ) är en global teknikledare baserad i Schweiz. Dess starka fokus ligger på elektrifiering, automation och robotik. Företaget grundades 1988 genom sammanslagningen av ASEA (Sverige) och Brown, Boveri & Cie (Schweiz) och har vuxit till att bli en av de mest inflytelserika aktörerna inom industriell robotik.

Företagets robotikdivision har konsekvent drivit gränserna för automation med avancerade robotarmar, samarbetande robotar (cobots) och flexibla tillverkningslösningar. ABB:s engagemang för adaptiv robotik stämmer väl överens med framväxande teknologier som mjuka aktuatorer, intelligenta material och självläkningssystem – de innovationer som utforskas i studien från University of Nebraska–Lincoln.

Under de senaste åren har ABB ökat sina investeringar i smart och människovänlig robotik genom partnerskap med akademiska institutioner och förvärv av AI-drivna automationsstartups. Företagets GoFa- och YuMi-cobotar exemplifierar dess strategi att utveckla robotar som säkert kan arbeta tillsammans med människor – robotar som skulle kunna dra stor nytta av självläkningsmaterial för att förbättra motståndskraften och minska driftstopp. När industrierna går mot mer autonoma, flexibla och skadeståliga system, står ABB i framkant för att möjliggöra denna nästa våg av robotik.

Investerare som vill få tidig exponering mot mjuk robotik-boomen kan vilja följa företag som ABB eller hålla utkik efter framväxande startups inom avancerade material.

Senaste ABB (ABB) aktienyheter och utvecklingar

Självläkande mjuka robotar – din nästa medarbetare

Drivet att skapa mjuka robotar som kan upptäcka och självläka skador är i full gång. Tillverkare ser dessa enheter som en idealisk lösning för att samarbeta med människor utan att skapa ytterligare risker. När du dessutom lägger till förmågan att upptäcka och självläka skador blir dessa enheter en spelväxlare.

Läs om andra spännande robotikgenombrott here.

Refererade studier:

^{1. Krings, E. J., McManigal, P., & Markvicka, E. J. (2025). Intelligent self-healing artificial muscle: Mechanisms for damage detection and autonomous repair of puncture damage in soft robotics. 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}