vub wapenschild

Robots can heal themselves - paper published in Science Robotics

16.08.2017

Our paper featuring self-healing soft robotics was published in Science Robotics, including being on the cover !!! Soft robotics are rapidly gaining importance for applications involving the handling fragile objects or interactions with humans. However, due to the intrinsic softness of the materials employed, they are quite sensitive to small cuts or perforations. In this paper, reversible covalent networks based on the Diels-Alder reaction between furan- and maleimide-functionalised molecules where used to build self-healing robotic actuators. Actuators that were cut or perforated nearly completely regain their properties after healing them with a little heating. Due to the concept of the material, healing repeated damage in the same location is feasible and the material can be recycled. Our work on the development of self-healing polymers and their application was supported by the European Research Council (ERC), Research Foundation - Flanders (FWO), and the Strategic Initiative Materials in Flanders (SIM). Reference: Seppe Terryn, Joost Brancart, Dirk Lefeber, Guy Van Assche and Bram Vanderborght, "Self-healing soft pneumatic robots", Science Robotics 16 Aug 2017: Vol. 2, Issue 9, eaan4268

Full press release connected to the publication in Science Robotic

"Self-healing soft pneumatic robots",
Seppe Terryn, Joost Brancart, Dirk Lefeber, Guy Van Assche, and Bram Vanderborght
Science Robotics  16 Aug 2017: Vol. 2, Issue 9, eaan4268
DOI: 10.1126/scirobotics.aan4268
http://robotics.sciencemag.org/content/2/9/eaan4268

 

16  August 2017, Brussels (Belgium)

Cutting your hand, tearing a muscle, or even breaking a bone - these are all injuries that heal over time. Researchers at the Vrije Universiteit Brussel have also endowed robots with this self-healing property, as illustrated in their study "Self-healing soft pneumatic robots", published in Science Robotics on August 16.

Research into soft robots has been under way for some time at the Vrije Universiteit Brussel (VUB). Inspired by the soft tissue from which humans and many other organisms are made, these robots are constructed from flexible materials. Their flexibility allows soft robots to be used for countless applications. They are used to grab delicate and soft objects in the food industry or in minimally invasive surgery. They also play an important role in rehabilitation and arm prostheses. The new technology was also picked up by Disney. The movie "Big Hero 6" introduces the inflatable robot, Baymax, a soft robot based on a working prototype. Being made from soft materials, soft robots can perform tasks in varying work environments while ensuring safe contact with humans. However, the soft materials also make them susceptible to damage from sharp objects or excessive pressure. Damaged components must be replaced to avoid the robot ending up on the scrap heap.

In a prestigious European ERC project at the VUB, scientists have come up with a method that enables soft robots to completely heal from such damage. They build soft robots made completely from rubbery polymers with built-in healing capacity. When damaged, these materials first recover their original shape and then heal completely. This principle was applied in three self-healing robotic components: a gripper, a robot hand, and an artificial muscle. These resilient, pneumatic components were damaged under controlled conditions to test whether the scientific principle also works in practice. The results were most satisfactory: realistic damage could be healed completely without leaving any weak spots. After healing, the prototypes were able to fully resume their tasks.

Prof Bram Vanderborght of BruBotics VUB and Flanders Make: “The outcome of the research opens up promising perspectives. Robots can not only be made lighter and safer, they will also be able to work longer independently without requiring constant repairs.”

Self-healing soft pneumatic robots

Seppe Terryn, Joost Brancart, Dirk Lefeber, Guy Van Assche and Bram Vanderborght.

This work was supported by funding from FWO-Vlaanderen and is a valorization of our work performed in the Strategic Initiative for Materials (SIM) program Self-Healing Engiineered Materials (SHE).

Link to the article: http://robotics.sciencemag.org/content/2/9/eaan4268

More information:

Ir. Seppe Terryn, seterryn@vub.ac.be, 0499-26 74 73
Prof. Guy Van Assche, guy.van.assche@vub.be, 0485-02 37 28 (materials)
Prof. Bram Vanderborght (robotics), bram.vanderborght@vub.ac.be, 0486-52 29 62

Text and figures available at Press Relations VUB.
Pictures and videos also available here.

Robots kunnen zichzelf herstellen

VUB-onderzoek in gerenommeerd Science Robotics

Een snee in onze handen, een spierscheur of zelfs een breuk, van al deze verwondingen kunnen wij op termijn herstellen. Onderzoekers van de Vrije Universiteit Brussel gaven deze zelfhelende eigenschap ook aan robots, zoals geïllustreerd in hun studie “Self-healing soft pneumatic robots”, op 16 augustus gepubliceerd in Science Robotics.

Aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB) wordt reeds enige tijd onderzoek verricht naar soft robots. Geïnspireerd door het zacht weefsel waaruit wij en vele andere organismes bestaan, worden deze robots gemaakt uit flexibele materialen. Door hun flexibiliteit kunnen soft robots ingezet worden voor talloze toepassingen. Zo worden ze gebruikt om delicate en malse voorwerpen te grijpen in de voedselindustrie of in minimaal-invasieve chirurgie. Daarnaast spelen ze een belangrijke rol bij revalidatie en armprotheses. Ook voor Disney bleef deze nieuwe technologie niet onopgemerkt. De film “Big Hero 6” stelt de opblaasbare robot Baymax voor, een soft robot gebaseerd op een werkend prototype. Omdat ze uit zachte materialen bestaan, kunnen soft robots taken verrichten in een afwisselende werkomgeving, waarbij ze veilig contact met mensen garanderen. De zachte materialen maakt ze echter ook gevoelig voor schade door scherpe voorwerpen of overmatige druk. Eens beschadigd, moeten componenten vervangen worden of belandt de robot bij het vuil.

Rubberachtige polymeren

In een prestigieus Europees ERC-project aan de VUB stellen wetenschappers een methode voor waarmee soft robots zulke beschadigingen zelf volledig kunnen herstellen. Ze bouwen soft robots geheel uit rubberachtige polymeren met een ingebouwde helende capaciteit. Na beschadiging keren deze materialen eerst terug naar hun oorspronkelijke vorm, om vervolgens volledig te herstellen. Dit principe werd toegepast in drie zelfherstellende robotonderdelen: een grijper, een robothand en een kunstmatige spier. Deze veerkrachtige, op luchtdruk werkende onderdelen werden gecontroleerd beschadigd om te testen of het wetenschappelijke principe ook in de praktijk werkt. De resultaten waren zeer bevredigend: realistische schade kon volledig worden hersteld, zonder zwakke plekken achter te laten. Na herstel konden de prototypes hun taken weer volledig opnemen.
“De uitkomsten van het onderzoek bieden mooie perspectieven”, zegt prof. Bram Vanderborght van Brubotics en Flanders Make. “Robots kunnen niet alleen lichter en veiliger gemaakt worden, maar kunnen straks ook langer zelfstandig werken zonder telkens gerepareerd te moeten worden.“