“精灵”机械人可随风飞扬

2023-02-14 2136 苏繁烟 澳门日报

 刺激回应聚合物的发展为下一代小型无线控制软体机械人带来了大量新材料相关的创新。工程师们已使用这些材料製造可行走、游泳和跳跃的小型机械人。但此前,还没人能让它们飞起来。芬兰坦佩雷大学的科学家们开发了一种四毫米的机械人,它能利用风能和光能在空中翱翔。

 研究人员正探索如何使智能材料飞行,他们开发了一种聚合物组装的机械人,该机械人通过风力飞行,并由光控制。这个新设计名为FAIRY(精灵),即基于光回应材料的航空飞行机械人。

 从蒲公英种子得到灵感,“精灵”具有多个仿生特徵。由于其高孔隙率(0.95)和轻质(一点二毫克)的结构,它很容易漂浮在有风的空中。更重要的是,稳定的分离涡环生成使长距离风力辅助飞行成为可能。

 研究人员称,“精灵”可由光源供电和控制,比如雷射光束或LED。这意味着光可用来改变微小的蒲公英种子状结构的形状,“精灵”可通过改变形状来适应风向和风力,光束可用来控制聚合物组件的起飞和着陆。

 与自然界中的蒲公英种子相比,这种人造种子配备了一个柔性致动器。执行器是由光反应型液态结晶弹性体製成的,它在可见光的激发下诱导刷毛的打开或关闭。

 研究人员接下来将专注于提高材料的灵敏度,使设备能够在阳光下运行。此外,他们还计划扩大该结构的规模,使其能够携带GPS和感测器等微电子设备及生化化合物。

 研究人员称,这听起来像是科幻小说,但概念验证实验表明,新开发的机器人向适合人工授粉的现实应用迈出了重要的一步。在未来,数以百万计的携带花粉的人造蒲公英种子可被自然风自由驱散,然后在光线的指引下前往特定地区,那里有等待授粉的树木。

 研究人员说,这将对全球农业产生巨大影响,因为全球变暖导致的传粉媒介丧失已构成对生物多样性和粮食生产的严重威胁。

 近年来,世界各地的许多研究小组都用对外部刺激有反应的“软”聚合物製造了微型机械人。其中包括游动的“鱼”、行走的药物输送机械人以及会飞的蜜蜂和苍蝇——所有这些在被光照后都会移动。软体机械人领域的基础是使用更灵活的材料来尝试製造仿照自然形态(例如螃蟹和猎豹)的机械人,这将使它们更具活力,并且能够更好地在各种地形中移动。

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