De zachte robotspier van Nebraska voelt en dicht gaatjes in enkele minuten

Husker ingenieurs hebben gedemonstreerd een kunstmatige spier die letsel kan voelen, de schade kan lokaliseren en zichzelf kan repareren zonder menselijke hulp. De technologie, ontwikkeld door Eric Markvicka en promovendi Ethan Krings en Patrick McManigal, bereikte de finale voor drie Best Paper awards op de IEEE ICRA 2025, wat het technische belang ervan onderstreept.

Zachte robotsystemen ontlenen hun flexibiliteit vaak aan biologische weefsels, maar erven zelden de gave van de natuur om autonoom te genezen. Conventionele rekbare elektronica en actuatoren blijven alleen werken totdat een prik of drukpiek de geleidende sporen doorsnijdt of elastomeren scheuren. Het werk van het Nebraska team pakt die beperking frontaal aan door zelfbewustzijn en reparatie in de actuator zelf in te bouwen.

De spier bestaat uit drie lagen. Aan de basis zit een "huid" van vloeibare metalen microdruppeltjes gedispergeerd in siliconen; deze laag vormt het sensorgrid. Een stijf thermoplastisch elastomeer verankert het midden en levert materiaal dat kan smelten en weer dichtgroeien. De bovenste laag drijft beweging aan door onder waterdruk uit te zetten en samen te trekken, waardoor opgeslagen energie in mechanische arbeid wordt omgezet.

Vijf lage stromen patrouilleren constant door de onderste huid. Wanneer een doorboring naburige sporen overbrugt, detecteert het circuit een nieuw geleidend pad, markeert de locatie en verhoogt automatisch de stroom door die plek. De resulterende Joule-warmte verzacht de thermoplastische laag, die in de breuk stroomt en zich hecht terwijl het afkoelt - waardoor de wond in enkele minuten dichtgaat.

Een slimme reset-stap zorgt ervoor dat het systeem herbruikbaar blijft. Door de stroom verder op te voeren, triggeren de ingenieurs elektromigratie, waardoor metaalatomen worden gescheiden en het tijdelijke spoor dat door het letsel is ontstaan, wordt verbroken. Het sensorrooster keert terug naar zijn oorspronkelijke open toestand, klaar voor de volgende impact. Zonder deze reset zou de actuator slechts één keer genezen.

Zelfherstellende machines zouden waardevol kunnen zijn in de landbouw, waar robots doornen en puin tegenkomen, en in draagbare gezondheidsmonitoren die dagelijks gebogen worden. Apparaten met een langere levensduur zouden ook minder lood- en kwikhoudend elektronisch afval opleveren.