Forskare har utvecklat en mjuk kraftsensor som kan omvandla beröring direkt till rörelse utan att använda elektronik, datorer eller externa styrsystem. Den nya tekniken kan göra framtidens mjuka robotar både enklare, billigare och betydligt mer tåliga i extrema miljöer där traditionell elektronik riskerar att slås ut.
Sensorn omvandlar mekaniskt tryck direkt till ett vätskeflöde som driver robotens aktuatorer, vilket skapar en komplett kedja från beröring till handling – helt utan elektrisk signalbehandling. Resultaten har publicerats i tidskriften Science Advances.
Inspirerad av naturens sätt att känna beröring
Mjuka robotar har blivit ett av de mest lovande områdena inom modern robotik. Tack vare sina flexibla material kan de röra sig säkert bland människor och anpassa sig till komplexa miljöer där traditionella robotar har svårt att arbeta.
De flesta mjuka robotar är dock fortfarande beroende av en lång kedja av elektronik: sensorer registrerar beröring, signalerna skickas till en dator som tolkar informationen och därefter aktiveras motorer eller pneumatiska system.
Forskarna vid National University of Singapore ville eliminera hela denna elektroniska kedja och istället låta själva robotkroppen utföra både avkänning och styrning.
Beröring blir direkt till rörelse
Den nya sensorn, som fått namnet ME-SOFS (Mechanical Soft Force Sensor), är 3D-printad i ett mjukt och poröst material.
I mitten finns en flexibel pelare som omges av fem vätskefyllda kammare. När sensorn utsätts för tryck lutar pelaren och pressar ihop en eller flera av kamrarna beroende på kraftens riktning.
Den undanträngda vätskan leds genom mjuka slangar direkt till robotens aktuatorer, som reagerar omedelbart. Hela processen sker mekaniskt – ingen dator eller elektrisk signal behövs för att roboten ska svara på beröringen.
Kan känna krafter i flera riktningar
Till skillnad från många tidigare mjuka sensorer kan ME-SOFS skilja mellan krafter i flera riktningar samtidigt.
Systemet registrerar:
- vertikala krafter
- horisontella krafter
- sidokrafter
Sensorns känslighet kan dessutom anpassas genom att forskarna ändrar geometrin i den 3D-printade konstruktionen, exempelvis hålstorlek, väggtjocklek och lutningsvinkel. Det gör tekniken flexibel och möjlig att optimera för olika typer av robotar och arbetsuppgifter.
Fungerar även i extrema miljöer
Eftersom sensorn saknar elektronik påverkas den inte av elektromagnetiska störningar.
Forskarna visade dessutom att den fungerar stabilt:
- i vatten med temperaturer upp till 90 °C
- under tryck motsvarande cirka 11 meters vattendjup
- i miljöer där konventionella elektroniska sensorer riskerar att störas eller skadas
Det gör tekniken särskilt intressant för undervattensrobotar, medicinska tillämpningar och industriella miljöer där elektroniska komponenter ofta är en svag punkt.
Visade flera praktiska användningsområden
Forskarna demonstrerade tekniken i flera olika prototyper.
Bland annat utvecklade de en mjuk handske med fem miniatyrsensorer, ungefär lika stora som gröna ärtor, som kunde registrera greppkraften i varje fingertopp och uppskatta vikten på de föremål som hölls.
De kopplade också sensorn till ett haptiskt system där en mänsklig operatör kunde känna hur hårt en robotgrep om olika objekt – från ett ägg till träklossar och en halvfull vattenflaska. De registrerade rörelserna kunde därefter användas för att träna roboten att upprepa samma grepp automatiskt.
Forskarna visade även att sensorn kunde styra vätskedroppar i mikrofluidiska system och driva hårstråliknande mjuka strukturer som böjde sig beroende på kraftens riktning.
Ett steg mot mer självständiga mjuka robotar
Forskarna menar att arbetet visar hur själva robotens kropp kan utföra delar av det arbete som annars kräver sensorer, elektronik och avancerade styrsystem.
Nästa steg blir att vidareutveckla tekniken för fler typer av robotar och utforska hur de mekaniska signalerna kan användas för ännu mer avancerad beröringskänslighet och inlärning.
På sikt kan tekniken göra det möjligt att bygga mjuka robotar som reagerar nästan reflexmässigt på sin omgivning – på ett sätt som påminner om hur biologiska organismer fungerar – samtidigt som de blir enklare, robustare och betydligt mer energieffektiva än dagens elektroniskt styrda system.
Publikationsuppgifter
Yang Kelu et al., Mechanical soft force sensor for electronics-free sensing-to-action in soft robotics, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb8052.
