Miękki, robotyczny mięsień stworzony przez inżynierów z Nebraski wyczuwa i uszczelnia przebicia w ciągu kilku minut

Inżynierowie z firmy Husker zademonstrowali na stronie https://news.unl.edu/article/husker-engineers-advance-work-on-intelligent-self-healing-technology sztuczny mięsień, który może wyczuć uraz, zlokalizować uszkodzenie i naprawić się bez pomocy człowieka. Technologia opracowana przez Erica Markvickę oraz doktorantów Ethana Kringsa i Patricka McManigala dotarła do finału trzech nagród Best Paper na IEEE ICRA 2025, podkreślając jej techniczne znaczenie.

Miękkie systemy robotyczne często zapożyczają swoją elastyczność z tkanek biologicznych, ale rzadko dziedziczą talent natury do autonomicznego leczenia. Konwencjonalna rozciągliwa elektronika i siłowniki działają tylko do momentu, gdy przebicie lub skok ciśnienia przetnie ścieżki przewodzące lub rozerwie elastomery. Prace zespołu z Nebraski stawiają czoła temu ograniczeniu poprzez wbudowanie samoświadomości i naprawy w sam siłownik.

Mięsień opiera się na trójwarstwowym układzie. U podstawy znajduje się "skóra" wykonana z mikrokropel ciekłego metalu rozproszonych w silikonie; warstwa ta tworzy siatkę czujników. Sztywny termoplastyczny elastomer kotwiczy środek, dostarczając materiał, który może się stopić i ponownie uszczelnić. Górna warstwa napędza ruch poprzez rozszerzanie się i kurczenie pod ciśnieniem wody, przekształcając zmagazynowaną energię w pracę mechaniczną.

Pięć niskich prądów stale patroluje dolną warstwę. Gdy przebicie łączy sąsiednie ścieżki, obwód wykrywa nową ścieżkę przewodzącą, oznacza lokalizację i automatycznie zwiększa natężenie prądu w tym miejscu. Wynikające z tego ciepło Joule'a zmiękcza warstwę termoplastyczną, która wpływa do wyrwy i łączy się, gdy stygnie - zamykając ranę w ciągu kilku minut.

Sprytny krok resetowania sprawia, że system jest wielokrotnego użytku. Zwiększając natężenie prądu, inżynierowie wyzwalają elektromigrację, oddzielając atomy metalu i przerywając tymczasowy ślad utworzony przez uraz. Siatka czujnika powraca do pierwotnego stanu otwartego, gotowa na kolejne uderzenie. Bez tego resetu siłownik leczyłby się tylko raz.

Samonaprawiające się maszyny mogłyby okazać się cenne w rolnictwie, gdzie roboty napotykają ciernie i gruz, a także w noszonych na sobie monitorach zdrowia, które wytrzymują codzienne zginanie. Dłuższa żywotność urządzeń pozwoliłaby również ograniczyć ilość odpadów elektronicznych zawierających ołów i rtęć.