The physically compliant and gentle interactivity of soft robots has opened new possibilities of robot tasks like dexterous manipulation, soft material grasping, and human-interactive applications. However, the softness causes mechanical vulnerability to damage like puncture, tendon cuts, degradation, and delamination. To overcome the vulnerability, self-healing and tough elastomers are needed. However, it was very difficult to design tough, and self-healing materials for soft robots due to the trade-off relationship between self-healing efficiency and mechanical toughness. Here, we report a new molecular design of a self-healing elastomer with high mechanical toughness, and its application for a tough self-healing somatosensitive soft robot system. These somatosensory systems not only allow us to know the unknown environment but also recognize unexpected external damage and respond in a few seconds. The first demonstration of the tough self-healing somatosensitive soft robot can allow the autonomous soft robot system to be used in much more dynamic environments for a long time.
소프트 로봇의 물리적으로 준수하고 부드러운 상호 작용은 능숙한 조작, 부드러운 재료 파악 및 휴먼-인터페이스 애플리케이션과 같은 로봇 작업의 새로운 가능성을 열었다. 그러나 소프트 로봇은 날카로운 물체에 대한 기계적 취약성을 유발한다. 취약점을 극복하기 위해서는 자가치유와 강인한 엘라스토머가 필요하다. 그러나 자가 치유 효율과 기계적 인성 사이의 상충 관계로 인해 소프트 로봇을 위한 강인한 자가 치유 재료를 설계하는 것은 매우 어려웠다. 본 연구에서는 기계적 인성이 높은 자가 치유 엘라스토머를 새로운 분자 디자인으로 설계, 합성하였다. 그리고 이 재료를 바탕으로 기계적 물성이 우수하고, 자가 치유가 가능한 체성 소프트 로봇을 제작하였다. 로봇의 체성 감각 시스템은 미지의 외부 환경을 알 수 있게 해 줄 뿐 아니라, 예상치 못한 외부 피해를 인지하고 즉각적으로 대응하게 해준다. 이러한 기계적 물성이 우수하고, 자가 치유가 가능한 체성 감각 로봇은 훨씬 더 다양한 환경에서 오랜 시간 사용할 수 있도록 한다.
