Världens äldre befolkning blomstrar. Antalet äldre – de som är 60 år eller äldre – förväntas mer än fördubblas till 2050 och växer snabbare än alla yngre åldersgrupper över hela världen.

Denna trend kommer med en ökande efterfrågan på vårdgivare som kan tillhandahålla 24-timmarsvård, inte bara på sjukhus eller vårdhem, men även i privata hem och lägenheter.

Redan, Vårdrobotar är programmerade att ställa frågor som en sjuksköterska skulle ställa och kan övervaka patienter för fall. Dessa robotassistenter förväntas bli allt mer säljbara och nå 450, 000 till 2045 på grund av den förväntade bristen på vårdgivare i USA.

"Tyvärr, den externa hårda strukturen hos nuvarande vårdrobotar hindrar dem från en säker interaktion mellan människa och robot, begränsar deras hjälp till enbart social interaktion och inte fysisk interaktion, sa Ramses Martinez, en biträdande professor vid School of Industrial Engineering och på Weldon School of Biomedical Engineering i Purdues College of Engineering. "Trots allt, skulle du lämna spädbarn eller fysiskt eller kognitivt nedsatta gamla människor i händerna på en robot?"

De senaste framstegen inom materialvetenskap har möjliggjort tillverkning av robotar med deformerbara kroppar eller förmågan att omforma vid beröring, men den komplexa designen, tillverkning, och kontroll av mjuka robotar hindrar för närvarande kommersialiseringen av denna teknik och dess användning för applikationer hemma.

Martinez och andra Purdue University-forskare har utvecklat en ny designmetod som visar lovande när det gäller att möjliggöra effektiv design och tillverkning av mjuka robotar med hjälp av en 3D-skrivare. Tekniken publiceras i 8 april upplagan av Avancerade funktionella material .

Designprocessen omfattar tre steg. Först, en användare gör en datorstödd designfil med robotens form. Användaren målar sedan CAD-filen för att visa i vilka riktningar den mjuka robotens olika leder kommer att röra sig. En snabb datoralgoritm tar några sekunder att konvertera CAD-modellen till en 3D-arkitekterad mjukmaskin (ASM) som kan skrivas ut med vilken konventionell 3D-skrivare som helst.

De konstruerade mjuka maskinerna rör sig som människor, förutom i stället för muskler förlitar de sig på miniatyriserade motorer som drar från nylonlinor som är bundna till ändarna av deras extremiteter. De kan klämmas och sträckas till mer än 900 procent av sin ursprungliga längd.

"ASM kan utföra komplexa rörelser som att greppa eller krypa med lätthet, och detta arbete utgör ett steg framåt mot utvecklingen av autonoma och lätta mjuka robotar, "Sa Martinez. "Förmågan hos ASM:er att ändra sin kroppskonfiguration och gång för att anpassa sig till en mängd olika miljöer har potentialen att inte bara förbättra vården utan även katastrofberedskapsrobotik."

Tekniken är patenterad genom Purdue Office of Technology Commercialization. Forskarna letar efter partners för att testa och kommersialisera sin teknik.

Deras arbete är i linje med Purdues Giant Leaps-firande, erkänner universitetets globala framsteg inom artificiell intelligens och hälsa som en del av Purdues 150-årsjubileum. Det är två av de fyra teman för det årlånga firandets Idéfestival, designad för att visa upp Purdue som ett intellektuellt centrum som löser verkliga problem.