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康奈尔大学推出终结者式机器人！被刺伤后能检测到损伤，还可以当场自我修复

百家作者：大数据文摘 2022-12-12 16:59:17

大数据文摘出品

作者：Caleb

《终结者》已经成为不少科幻电影迷心中的经典。

电影中机器人T-800从一个没有感情的机器人最终成长为理解人性与生命的生命体。

深入人心的除了T-800的形象外，反派液态金属机器人变形模仿和自我修复的能力也同样深入人心。

最近，康奈尔大学的工程师们正在努力重建这种自我修复能力。

不过他们的机器人可没有这么可怕，看起来甚至有点软萌：

根据研究人员的说法，就是这些小型软体四足海星机器人，能利用光来检测外部受损状况，并当场进行自我修复。

正如下图所示，实验中研究人员将机器人的一条腿刺穿6次，随后机器人检测到了损伤，在大约一分钟内自我修复了每个伤口，并做出了“逃离”动作，“就像动物的应激反应一样”。

这种损伤智能（damage intelligence）在一些容易损伤的环境中至关重要，比如太空中的宇航服和超音速降落伞，以及设备寿命优先度更高的应用，比如用于人机交互的可穿戴设备。

团队希望将机器人与能够识别它可能受到的不同“触觉事件”的机器学习算法相结合。

康奈尔大学的教授Rob Shepherd表示：“实验室一直在努力让机器人变得更耐用、更敏捷，这样它们就能工作得更久、功能更强。”

相关研究已经以论文的形式发表在了SCIENCE ADVANCES上。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2104

机器人的自我愈合，其实是一种化学反应

机器人长时间运作之后，就会持续积累损伤。

要让机器人自己来修复这些损伤，还需要一些手法。

当然这得归功于通过机器人身体泵送的压缩空气。在机器人身上覆盖着一层自我修复的光纤传感器，这些传感器与能够检测其表面微小变化的LED灯结合在一起。

在光纤传感器中，来自LED的光被送过一个叫做光波导（optical waveguide）的结构，将光束引导到某个方向。

机器人中还安装有一个光电二极管，用于检测光线强度的变化，以确定材料何时何地被变形。

为了让愈合过程更加有效进行，研究人员使用了聚氨酯尿素弹性体作为机器人的“皮肤”，这是一种透明和有弹性的材料。

正因为此，当机器人受到损伤时，其暴露的一面会发生化学反应，引发互锁的聚合物链的重组，从而实现自我愈合。

这种SHeaLDS技术（self-healing light guides for dynamic sensing）正是使一个抗损伤的软体机器人能够在室温下自我愈合伤口的关键，而无需任何外部干预。

通过这种自我修复技术的实现，未来机器人可以在特定环境中修复软体系统，如被太空碎片击中的宇航服或水下设备。

终结者式机器人涌现

“终结者”系列电影1984年上映进入大众视野，而相关技术在近年来也逐渐开始普及起来。

2020年，美国陆军研究处和西北大学就相关技术进行了研究。研究人员试图将人工合成材料与活的生物有机体融合到一起，以实现T-1000机器人的功能，不过他们表示，其与电影呈现的技术基础有所不同，机器人自我恢复速度也要慢一些。

美陆军研究处高聚物化学计划管理人达万妮·波雷在一份报告中称，“利用和改造细胞装置以生产非生物性聚合物的能力，从本质上将把人工合成材料引入生物功能的领域。这可以使先进的高性能材料如纳米电子装置、自愈合材料和其他有用的材料为陆军所用”。

这一工艺还可能具有许多额外用途，包括制造保护士兵身体的材料、可生成电力的燃料电池以及各种类型的新型电子设备。从理论上讲，其可比现役装备拥有更长使用时间。

2017年，比利时布鲁塞尔自由大学的研发人员们也推出了一种具有自动复原、自动疗愈功能的新材料，经过轻微的刀伤后能自动恢复成最初的状态。

这种自愈材料是一种类似果冻的聚合物，通过40分钟和176华氏度的加热，材料内部会发生一种特殊反应，通过互相融合来进行自我修复，在24小时的常温条件下，机器人各项性能都能得到完全恢复。

研发人员也通过一个用于抓取物体的机器手爪进行测试，经过一整天的融合，受到刀伤的机器手爪最终成功实现了自我修复。

大学机器学和多体力学研发小组的博士Bram Vanderborght表示，“《超能陆战队》里的‘大白’，我们可以把机器人传统机械元素改变，用柔性材料来代替，在电影中，‘大白’在警察局的自我修理过程给许多人留下了很深刻的印象，而实际上，通过一种自愈材料，所有机器人都可以向人类和自然动物一样实现自我修复的功能”。

这种自愈材料不仅对目前的机器人提供了更便宜简单的维修方式，更是对未来机器人的研发和建造有着重大而深刻的影响，也不用再担心因为损伤的风险而把机器人建造得过于笨重。

仍然值得思考的是，随着相关技术的不断迈进，当机器人强大到能够实现自我修复，《终结者》的情节是否会在现实中上演？