如果机器人要冒险进入人类无法到达的偏远环境，例如深水下或遥远的外太空，它们将不仅需要动力和到达那里的方法。他们还需要照顾好自己。

为此，由康奈尔工程学院机械与航空航天工程副教授RobShepherd领导的团队将光学传感器与复合材料相结合，制造出一种软体机器人，它可以检测何时何地受损，然后自行修复点。

他们的论文“用于损伤智能软体系统的自主自愈光学传感器”发表在《科学进展》杂志上。第一作者为博士生白荷丹。

Shepherd说：“我们的实验室一直在努力让机器人更耐用、更敏捷，这样它们的运行时间就会更长，能力也更强。”“如果你让机器人长时间运行，它们会累积损伤。那么我们怎样才能让他们修复或处理这种损害呢?”

开发自修复软体机器人

进行此类修复的第一步是机器必须能够识别出确实存在需要修复的东西。

多年来，Shepherd的有机机器人实验室一直使用可拉伸光纤传感器来制造软机器人和相关组件——从皮肤到可穿戴技术——尽可能灵活和实用。

在光纤传感器中，来自LED的光通过光波导发送，光电二极管检测光束强度的变化以确定材料何时变形。该技术的优点之一是，如果波导被刺破或切割，它们仍然可以传播光。

研究人员将传感器与聚氨酯脲弹性体相结合，该弹性体结合了氢键以实现快速愈合，并通过二硫化物交换来增强强度。

由此产生的SHeaLDS——用于动态传感的自我修复光导——提供可靠的动态传感，具有抗损坏性，并且可以在室温下从切口中自我修复，无需任何外部干预。

为了演示这项技术，研究人员将SHeaLDS安装在一个类似于四足海星并配备反馈控制的软体机器人中。在研究人员将它的一条腿刺穿六次后，机器人能够在大约一分钟内检测到损伤并自我修复每次伤口。机器人还可以根据感知到的损伤自动调整步态。

虽然材料坚固，但并非坚不可摧。

“它们与人肉具有相似的特性，”谢泼德说。“你不会因为燃烧、酸或热的东西而痊愈，因为这会改变化学性质。但我们可以很好地治愈伤口。”

Shepherd计划将SHeaLDS与识别触觉事件的机器学习算法相结合，最终创造出“一个非常耐用的机器人，它有一个自我修复的皮肤，但使用相同的皮肤来感受它的环境，从而能够完成更多的任务。”