Onderzoekers van de University of Nebraska–Lincoln hebben een zelfherstellende kunstspier ontwikkeld voor gebruik in soft robotics. Ze presenteerden hun werk tijdens de IEEE International Conference on Robotics and Automation. Het team, onder leiding van Eric Markvicka, Robert F. en Myrna L. Krohn Assistant Professor in de biomedische technologie, werkte samen met promovendi Ethan Krings en Patrick McManigal aan een systeem dat schade kan detecteren, lokaliseren en zelfstandig herstellen.
De kunstspier bestaat uit een driedelige structuur. De onderste laag is een zachte elektronische huid, gemaakt van vloeibare metaalmicrodruppels in een siliconenelastomeer. Deze laag detecteert schade door een elektrisch netwerk te vormen op de plek van het letsel, dat wordt herkend door een aangesloten microcontroller. Een verhoogde stroomsterkte in het beschadigde gebied zorgt voor gerichte Joule-verwarming, waardoor de middelste laag – een thermoplastisch elastomeer – smelt en de wond afsluit. De bovenste laag zorgt voor de beweging en reageert op waterdruk om de spierfunctie te herstellen.
Een belangrijke uitdaging was het opnieuw instellen van het systeem zodat het toekomstige schade kan blijven detecteren. Hiervoor gebruikte het team elektromigratie – de verplaatsing van metaalatomen onder invloed van elektrische stroom, doorgaans gezien als een faalfactor in elektronica – om de elektrische sporen van de eerdere schade te wissen. Hierdoor kan het systeem meerdere schade- en herstelcycli doorlopen.
De onderzoekspublicatie werd genomineerd voor diverse prijzen tijdens de conferentie, waaronder de ICRA 2025 Best Paper Award, de Best Student Paper Award en een onderscheiding in de categorie mechanisme en ontwerp.
Het team ziet toepassingen in sectoren waar robots regelmatig lichte schade oplopen, zoals in de landbouw en draagbare technologie. Naast industriële toepassingen wijzen de onderzoekers erop dat zelfherstellende systemen de levensduur van apparaten kunnen verlengen en zo kunnen bijdragen aan het verminderen van elektronisch afval.
Het project werd gefinancierd door de National Science Foundation, NASA Nebraska EPSCoR en het Nebraska Tobacco Settlement Biomedical Research Development Fund.
Foto credit: University Communication and Marketing | University of Nebraska-Lincoln
