רובוטים רכים בעלי יכולת ריפוי עצמי: חזית חדשה בתיקון מונחה בינה מלאכותית

פריצת דרך ברובוטיקה: רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי בהשראת ביולוגיה

צוות מהנדסים מאוניברסיטת נברסקה-לינקולן הציג רובוט בעל יכולת ריפוי עצמי שיכול לזהות ולתקן נזקים באופן אוטונומי. המכשיר עשוי לתרום לאריכות החיים של מערכות הרובוטיקה והמכשירים האלקטרוניים של המחר. כך רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי עשויים להפוך לנורמה ולעזור להפחית בזבוז, לשפר ביצועים ולפתוח את הדלת לחידושים עתידיים.

הרעיון של רובוט שמרפא את עצמו נשמע כמו מדע בדיוני, אבל עם ההתקדמות האחרונה בבינה מלאכותית וטכנולוגיות אחרות, חוקרים רבים רואים בדרך זו את האפשרות הטובה ביותר. כשחושבים על רובוט בעל יכולת ריפוי עצמי, אפשר לדמיין מכשיר קשיח שסורק את גופו, מאתר נזק ואז מתקן אותו באמצעות כלי מובנה או מכשירים אחרים.

הבעיה עם הקונספט הזה היא שהוא ידרוש מהרובוט גישה לחומר נוסף כדי להשלים את התיקון. זה לא כאילו שהרובוט יישא חלקי חילוף לכל רכיב. ככזה, הקונספט הזה יכול לעבוד רק בתרחישים מוגבלים מאוד שבהם חלקי חילוף זמינים.

מחקה את הטבע

מתוך הבנת המגבלות הללו, מדענים בחנו את יכולות הריפוי של גוף האדם כדי למצוא פתרון טוב יותר. כאשר נפצעים, גופכם מסוגל להחלים לאורך זמן. כל עוד הפציעה אינה חמורה מדי, גופכם יכול לזהות את הבעיה, כמו חתך קטן, ולהקדיש משאבים לריפוי הבעיה. תוך מספר ימים או שבועות, הפציעה נרפאת לחלוטין עם צלקות מינימליות.

מחקר חדש על רובוטים רכים בעלי יכולת ריפוי עצמי פורסם ב-ICRA 2025

מתוך הכרה בכך שגישה חדשה תהיה חיונית כדי לאפשר רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי, צוות מהנדסים החל לבחון פתרונות רובוטיים דמויי אדם יותר. חיפוש זה הוביל אותם לפרסם את המחקר.¹ "שריר מלאכותי חכם בעל ריפוי עצמי: מנגנונים לגילוי נזקים ותיקון אוטונומי של נזקי דקירה ברובוטיקה רכה"בכנס הבינלאומי של IEEE לרובוטיקה ואוטומציה השנה.

דו"ח פורץ דרך זה מתעמק בשימוש ברובוטים רכים כאמצעי לביצוע משימות ריפוי עצמי. רובוטים רכים נבדלים מרובוטים מסורתיים בכך שהם משתמשים ברכיבים גמישים המאפשרים להם לשנות את צורתם וגודלם, ובכך לבצע משימות ייחודיות כמו שינוי צורה וניווט דרך צינור דק.

המהנדסים השתמשו בביומימיקרי כדי לפתח רובוט רך הדומה לגוף האדם מבחינת שכבות. הם התחילו על ידי הצגת ארכיטקטורה רב-שכבתית. גישה זו מסתמכת על שכבות שונות המבצעות משימות שונות אך פועלות יחד כדי לאפשר לרובוט לשכפל את החוסן ההסתגלותי של אורגניזמים חיים.

מקור - אוניברסיטת נברסקה – לינקולן

שכבת הפעלה: כיצד רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי נעים

החלק החיצוני הוא שכבת ההפעלה. שכבה עליונה זו היא המאפשרת למפעיל לנוע. היא מסתמכת על כיסים קטנים המתמלאים במים בלחץ כדי להתחיל תנועה. גישה זו אידיאלית עבור רובוטיקה רכה מכיוון שהיא מבטלת את הצורך במנועים או רכיבים קשיחים אחרים המגבילים את יכולות הרובוט הרך.

שכבה תרמופלסטית בעלת ריפוי עצמי מוסברת

השכבה הבאה קשיחה יותר משום שהיא משלבת אלסטומר תרמופלסטי בעל יכולת ריפוי עצמי. שכבה זו אחראית על הכנסת מנגנוני אלקטרומיגרציה ותרמית ליצירת אי-רציפות פיזיקלית במקומות בהם שכבות פגומות גרמו לחוסר עקביות חשמלית שזוהתה על ידי השכבה התחתונה.

עור אלקטרוני: שכבת חישת הנזק

השכבה התחתונה של ארכיטקטורת הרובוט הרכה הזו היא עור אלקטרוני המורכב ממיקרו-טיפות LM המשובצות בתוך אלסטומר סיליקון. גישה זו פועלת כמו מערכת העצבים שלך בכך שהיא משתמשת בזרם חשמלי כדי לנטר את רציפות פני השטח.

באופן ספציפי, ישנן מיקרו-טיפות מתכת נוזליות המוטמעות באלסטומר סיליקון היוצרות מסלולים מוליכים. כאשר מתגלה נזק, המערכת יכולה לאתר אותו ולהודיע ​​לשכבה האמצעית, אשר לאחר מכן מתחילה את תהליכי הריפוי העצמי שלה.

כיצד רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי מזהים ומתקנים נזקים

המערכת מזהה את טביעת הרגל החשמלית הזו כעדות לנזק, מה שיוצר זרם גבוה יותר לאזור. הזרם הגבוה יותר פועל כמנגנון חימום, ומחמם את האזור שיש בו חוסר עקביות חשמלית עקב הנזק.

התהליך מתיך ואוטם מחדש את השכבה האמצעית, ובאמצעות אלקטרומיגרציה, אטומי המתכת מוחזרים למצב נפרד, מה שמבטל את הקצר ואוטם את הפגיעה. ראוי לציין כי אלקטרומיגרציה תמיד נתפסה כמכשול עקב הפערים, שגרמו לזרם להפסיק.

מחקר זה מייצג את הפעם הראשונה שהתהליך נתפס כיתרון לצורכי המוליכות. השילוב של אלקטרומיגרציה ואפקט ג'אול המחומם מאפשר ביעילות למכשיר לאפס את האזור הפגוע ולבטל את חוסר העקביות בזרם בו זמנית. בנוסף, הוא מבטיח שהרובוט בעל הריפוי העצמי יוכל לרפא את עצמו מספר פעמים ללא בעיות.

כיצד בדקו חוקרים את מערכת הרובוטים לריפוי עצמי

המהנדסים ערכו סדרה של ניסויים כדי לראות אם הרובוט בעל הריפוי העצמי שלהם יוכל לתפקד כצפוי. הצוות החל בהתקנת המכשיר עם אלקטרודות כדי למדוד במדויק את השינויים. משם, הם הפעילו סוגים שונים של נזק. השפעות אלה כללו לחץ כבד וחיתוך.

תוצאות מניסויי הרובוט לריפוי עצמי

הרובוט הרך בעל הריפוי העצמי היה מסוגל לזהות באופן אוטונומי את הנזק וליזום תהליך ריפוי עצמי. המכשיר הפעיל עלייה קטנה בזרם של 0.25 אמפר כל 10 שניות עד לתחילת נדידת חום. לאחר מכן, התהליך חזר על עצמו 6 פעמים עבור כל בדיקה, מה שאפשר ניטור מעמיק של תיקון הנזק במספר תרחישים.

יתרונות רובוטיקה רכה לריפוי עצמי

ישנם יתרונות רבים שמביאה אלקטרוניקה בעלת תיקון עצמי. ראשית, היא תעזור לשפר את תוחלת החיים של מכשירים חשמליים. יש יותר מדי אתרי פסולת עמוסים באלקטרוניקה פגומה. רובוטיקה רכה בעלת תיקון עצמי מספקת פתרון טוב יותר שיכול לתקן נזקים באתר, להפחית עלויות וזמני השבתה.

יישומים ועתיד של רובוטים לריפוי עצמי

למחקר הרובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי יש פוטנציאל לחולל מהפכה בתחום הרובוטיקה. ישנם מספר מגזרים המסתמכים על רובוטים, והשימוש ברחפנים אוטונומיים ומכשירים אחרים נמצא במגמת עלייה. כתוצאה מכך, יכולות ריפוי עצמי יכולות להיות בדיוק מה שצריך כדי לעזור לקדם את הביצועים ואת אורך החיים לשלב הבא.

רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמית ברובוטיקה ובחקירה

השימוש הברור לתגליות אלו הוא בתחום הרובוטיקה. רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי יהיו אידיאליים למשימות חקר, חיפוש והצלה. כל מקום שבו רובוט עלול להיתקל בחפץ שעלול לגרום סכנה, כמו זרד או סלע חד, מתאים יותר לרובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי מאשר יחידות קשות מסורתיות.

טכנולוגיה לבישה: מקרה שימוש חדש לחומרים בעלי יכולת ריפוי עצמי

תחום נוסף שבו טכנולוגיה זו עשויה להיות שימושית הוא בתחום המכשירים הלבישים. מכשירים לבישים כמו שעונים חכמים עוברים התעללות רבה מדי יום. יש להתאים מכשירים אלה ללוח הזמנים הקפדני של המשתמשים בהם ולכל המכות והשריטות הבלתי צפויות הנלוות אליו. מכשירים לבישים בעלי יכולת תיקון עצמי יכולים להיות הפתרון המושלם.

מתי יהיו רובוטים לריפוי עצמי זמינים?

ייתכן שרובוטים בעלי יכולת תיקון עצמי יגיעו לשוק ב-5-10 השנים הקרובות. תחום הרובוטיקה הרכה הוא תעשייה צומחת במהירות שרק עכשיו מתחילה לצבור תאוצה. מכשירים אלה בוודאי יזכו לתמיכה רבה יותר ככל שהיתרונות והיכולות שלהם יהפכו למובנים יותר.

חוקרי רובוטים לריפוי עצמי

המחקר על רובוטים בעלי יכולת ריפוי עצמי הוגש על ידי מהנדסים מאוניברסיטת נברסקה-לינקולן. המחקר מציין את אריק מרקביקה, אית'ן קרינגס ופטריק מקמניגל כתורמים העיקריים. ראוי לציין כי דו"ח הרובוטיקה בעלת יכולת ריפוי עצמי היה אחד מתוך 39 בלבד מתוך 1,606 הגשות שנבחרו כפיינליסטים בפרס המאמר הטוב ביותר של ICRA לשנת 2025.

ראוי לציין כי המהנדסים קיבלו תמיכה נוספת מהקרן הלאומית למדע, מהתוכנית של נאס"א, נברסקה, לעידוד מחקר תחרותי, ומקרן פיתוח המחקר הביו-רפואי של התנחלויות הטבק של נברסקה.

השקעה בשוק הרובוטיקה

תחום הרובוטיקה הוא אחד החדשניים ביותר בשוק. ישנם מגוון רחב של מתמודדים המתחרים על יצירת רובוטיקה מהדור הבא שיכולה לסייע בפתרון כמה מהבעיות הדוחקות ביותר בעולם. הנה חברה אחת שמובילה את המהלך החדשני.

ABB בע"מ

ABB בע"מ (תאנה +% 0) היא חברה מובילה טכנולוגית עולמית שבסיסה בשוויץ. החברה מתמקדת בחשמול, אוטומציה ורובוטיקה. ABB, שנוסדה בשנת 1988 באמצעות מיזוג של ASEA (שוודיה) ו-Brown, Boveri & Cie (שוויץ), צמחה והפכה לאחת השחקניות המשפיעות ביותר בתחום הרובוטיקה התעשייתית.

חטיבת הרובוטיקה של החברה דחפה בעקביות את גבולות האוטומציה עם זרועות רובוטיות מתקדמות, רובוטים שיתופיים (קובוטים) ופתרונות ייצור גמישים. המחויבות של ABB לרובוטיקה אדפטיבית מתיישבת היטב עם טכנולוגיות מתפתחות כמו מפעילים רכים, חומרים חכמים ומערכות ריפוי עצמי - אותן חידושים שנחקרו במחקר של אוניברסיטת נברסקה-לינקולן.

בשנים האחרונות, ABB הגבירה את השקעותיה ברובוטיקה חכמה וידידותית לבני אדם באמצעות שותפויות עם מוסדות אקדמיים ורכישות של סטארט-אפים בתחום האוטומציה המונעת על ידי בינה מלאכותית. הקובוטים GoFa ו-YuMi של החברה מדגימים את האסטרטגיה שלה לפתח רובוטים שיכולים לעבוד בבטחה לצד בני אדם - רובוטים שיכולים להפיק תועלת רבה מחומרים בעלי יכולת ריפוי עצמי כדי לשפר את החוסן ולהפחית את זמן ההשבתה. ככל שתעשיות נעות לעבר מערכות אוטונומיות, גמישות ועמידות יותר בפני נזקים, ABB עומדת בחזית הגל הבא של הרובוטיקה.

משקיעים המעוניינים להיחשף מוקדם לפריחה של הרובוטיקה הרכה עשויים לרצות לעקוב אחר חברות כמו ABB או לעקוב אחר סטארט-אפים מתפתחים ב... חומרים מתקדמים.

חדשות והתפתחויות אחרונות במניות ABB (ABB)

רובוטים רכים בעלי יכולת ריפוי עצמי - עמיתכם הבא לעבודה

השאיפה ליצור רובוטים רכים שיכולים לזהות ולרפא את עצמם נזקים נמצאת בעיצומה. יצרנים רואים במכשירים אלה פתרון אידיאלי לעולם לצד בני האדם מבלי לגרום לסיכונים נוספים. כאשר מוסיפים לכך את היכולת לזהות ולרפא את עצמם פציעות, מכשירים אלה הופכים למשני משחק.

למדו על פריצות דרך מגניבות נוספות בתחום הרובוטיקה כאן.

מחקרים שהוזכרו:

^{1. Krings, EJ, McManigal, P., & Markvicka, EJ (2025). שריר מלאכותי חכם בעל ריפוי עצמי: מנגנונים לגילוי נזקים ותיקון אוטונומי של נזקי דקירה ברובוטיקה רכהדיוני כנס IEEE הבינלאומי לרובוטיקה ואוטומציה (ICRA) לשנת 2025, 2591–2598. https://smr.unl.edu/papers/Krings_et_al-2025-ICRA.pdf}