如果機器人要冒險進入人類無法到達的偏遠(yuǎn)環(huán)境，例如深海水下環(huán)境或遙遠(yuǎn)的外太空，它們將不僅需要動力和到達那里的方式，它們還需要能夠照顧好自己。
為此，康奈爾工程學(xué)院機械和航空航天工程副教授Rob Shepherd領(lǐng)導(dǎo)的團隊將光學(xué)傳感器與一種復(fù)合材料結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一種軟體機器人，它可以隨時隨地檢測損傷--然后在現(xiàn)場自我修復(fù)。
他們的論文《用于損傷智能軟體系統(tǒng)的自主自愈光學(xué)傳感器》12月7日發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上。主要作者是博士生Hedan Bai。
Shepherd介紹到："我們的實驗室一直在努力使機器人使用壽命更長、更敏捷，這樣它們就能夠以更大的能力運行更長時間。問題是，如果你讓機器人長時間運作，它們就會積累損傷。因此，我們?nèi)绾文茏屗鼈冃迯?fù)或處理這種損害呢？"
進行這種修復(fù)的第一步是，機器人必須能夠識別有哪一些東西需要被修復(fù)。
多年來，Shepherd團隊的有機機器人實驗室一直使用彈性光纖傳感器，從皮膚到可穿戴技術(shù)。 這樣可以使軟體機器人和相關(guān)組件能夠盡可能地靈活和實用。
在光纖傳感器中，來自LED的光通過光波導(dǎo)傳輸，當(dāng)材料發(fā)生變形時，光電二極管可以檢測到光束強度的變化。該技術(shù)的優(yōu)點之一是，如果波導(dǎo)被刺穿或切割，它仍然能夠傳播光線。
研究人員將傳感器與聚氨酯脲彈性體相結(jié)合，該彈性體結(jié)合了氫鍵以實現(xiàn)快速愈合，并通過二硫化物交換來增加強度。
其成果是用于動態(tài)感應(yīng)的自愈型光導(dǎo)器SHeaLDS提供了可靠的動態(tài)感應(yīng)，能抗損傷，并能在室溫下從切口處自我愈合，無需任何外部干預(yù)。
為了展示這項技術(shù)，研究人員將SHeaLDS安裝在一個類似于四條腿的海星的軟體機器人中，并配備了反饋控制。在研究人員總共六次刺穿它的一條腿后，該機器人能夠在大約一分鐘內(nèi)檢測到損傷并自我修復(fù)每個傷口。該機器人還可以根據(jù)其感知到的損傷自主地調(diào)整其步態(tài)。
雖然這種材料很結(jié)實，但它并不是堅不可摧的。
Shepherd教授介紹稱："它們有類似于人體的特性。你不能很好地從燒傷，或從有酸腐蝕或燙傷中愈合，因為那會改變化學(xué)特性。但是我們可以很好地治愈割傷。"
Shepherd 教授計劃將SHeaLDS與識別觸覺事件的機器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，最終創(chuàng)造出 "一個壽命很長的機器人，它不僅有一個能自我愈合的皮膚，而且使用同樣的皮膚來感知它周圍的環(huán)境，以便能夠完成更多的任務(wù)。"
