Insects maintain remarkable agility after incurring severe injuries or wounds. Although robots driven by rigid actuators have demonstrated agile locomotion and manipulation, most of them lack animal-like robustness against unexpected damage. Dielectric elastomer actuators (DEAs) are a class of muscle-like soft transducers that have enabled nimble aerial, terrestrial, and aquatic robotic locomotion comparable to that of rigid actuators. However, unlike muscles, DEAs suffer local dielectric breakdowns that often cause global device failure. These local defects severely limit DEA performance, lifetime, and size scalability. We developed DEAs that can endure more than 100 punctures while maintaining high bandwidth (>400 hertz) and power density (>700 watt per kilogram)—sufficient for supporting energetically expensive locomotion such as flight. We fabricated electroluminescent DEAs for visualizing electrode connectivity under actuator damage. When the DEA suffered severe dielectric breakdowns that caused device failure, we demonstrated a laser-assisted repair method for isolating the critical defects and recovering performance. These results culminate in an aerial robot that can endure critical actuator and wing damage while maintaining similar accuracy in hovering flight. Our work highlights that soft robotic systems can embody animal-like agility and resilience—a critical biomimetic capability for future robots to interact with challenging environments.

中文翻译：

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空中机器人介电弹性体致动器的激光辅助故障恢复

昆虫在遭受严重伤害或伤口后仍保持非凡的敏捷性。尽管由刚性执行器驱动的机器人已经展示了敏捷的运动和操纵，但它们中的大多数都缺乏像动物一样的鲁棒性来抵抗意外的伤害。介电弹性体致动器 (DEA) 是一类类似肌肉的软换能器，能够实现与刚性致动器相当的灵活的空中、陆地和水上机器人运动。然而，与肌肉不同，DEA 会遭受局部介电击穿，这通常会导致整体设备故障。这些局部缺陷严重限制了 DEA 的性能、寿命和大小的可扩展性。我们开发的 DEA 可以承受 100 多次穿刺，同时保持高带宽（>400 赫兹）和功率密度（>700 瓦/千克）——足以支持飞行等耗能高昂的运动。我们制造了电致发光 DEA，用于在致动器损坏的情况下可视化电极连接。当 DEA 遭受严重的电介质击穿导致设备故障时，我们展示了一种激光辅助修复方法，用于隔离关键缺陷并恢复性能。这些结果最终形成了一种空中机器人，它可以承受关键的致动器和机翼损坏，同时在悬停飞行中保持类似的精度。我们的工作强调，软机器人系统可以体现动物般的敏捷性和弹性——这是未来机器人与具有挑战性的环境交互的关键仿生能力。我们展示了一种用于隔离关键缺陷和恢复性能的激光辅助修复方法。这些结果最终形成了一种空中机器人，它可以承受关键的致动器和机翼损坏，同时在悬停飞行中保持类似的精度。我们的工作强调，软机器人系统可以体现动物般的敏捷性和弹性——这是未来机器人与具有挑战性的环境交互的关键仿生能力。我们展示了一种用于隔离关键缺陷和恢复性能的激光辅助修复方法。这些结果最终形成了一种空中机器人，它可以承受关键的致动器和机翼损坏，同时在悬停飞行中保持类似的精度。我们的工作强调，软机器人系统可以体现动物般的敏捷性和弹性——这是未来机器人与具有挑战性的环境交互的关键仿生能力。