Nebraska-ingenjörernas mjukrobotiska muskel känner av och tätar punkteringar på några minuter

Från skada till återhämtning: Ingenjörer designar självavkännande, självläkande konstgjord muskel (Bildkälla: Dall-E 3)

Huskers ingenjörer bygger in självmedvetenhet och reparation i en mjukrobotisk muskel som lokaliserar punkteringar via sensorer i flytande metall, värmer upp ett termoplastiskt lager för att täta sår på några minuter och sedan återställs för upprepad användning.

Nathan Ali (översatt av Ninh Duy), Publicerad 06/04/2025 🇺🇸 🇪🇸 ...

Science Robot / Robotics

Huskers ingenjörer har på demonstrerat en konstgjord muskel som kan känna av skador, lokalisera skadan och reparera sig själv utan mänsklig hjälp. Tekniken, som utvecklats av Eric Markvicka och doktoranderna Ethan Krings och Patrick McManigal, nådde finalen för tre Best Paper-priser vid IEEE ICRA 2025, vilket understryker dess tekniska betydelse.

Mjukrobotiska system lånar ofta sin flexibilitet från biologiska vävnader, men ärver sällan naturens förmåga till autonom läkning. Konventionell töjbar elektronik och ställdon fortsätter att fungera endast tills en punktering eller tryckspik skär ledande spår eller spränger elastomerer. Nebraska-teamets arbete tar itu med den begränsningen direkt genom att bädda in självmedvetenhet och reparation i själva ställdonet.

Muskeln förlitar sig på en stack med tre lager. Längst ner sitter en "hud" av mikrodroppar av flytande metall som är dispergerade i silikon; detta lager utgör sensornätet. En styv termoplastisk elastomer förankrar mitten och tillför material som kan smälta och återförslutas. Det översta lagret driver rörelsen genom att expandera och dra ihop sig under vattentrycket, vilket omvandlar lagrad energi till mekaniskt arbete.

Fem låga strömmar patrullerar ständigt bottenhöljet. När en punktering överbryggar angränsande spår upptäcker kretsen en ny ledande väg, flaggar för platsen och ökar automatiskt strömmen genom den punkten. Den resulterande Joule-värmen mjukar upp termoplastskiktet, som flyter in i hålet och binder när det svalnar - och sluter såret på några minuter.

Ett smart återställningssteg gör att systemet kan återanvändas. Genom att öka strömmen ytterligare utlöser ingenjörerna elektromigration, vilket separerar metallatomer och bryter det tillfälliga spår som skapats av skadan. Sensornätet återgår till sitt ursprungliga öppna tillstånd, redo för nästa slag. Utan denna återställning skulle ställdonet bara läka en gång.

Självläkande maskiner kan visa sig värdefulla inom jordbruket, där robotar stöter på taggar och skräp, och i bärbara hälsomonitorer som uthärdar dagliga böjningar. Långlivade enheter skulle också minska mängden elektroniskt avfall som är belastat med bly och kvicksilver.