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无线水上机器人可以清洁水和运输细胞:受到珊瑚虫息肉的启发,这款塑料迷你机器人在磁力和光的作用下移动
2020年08月25日    阅读量:     新闻来源:中国机器人网 vrovro.com  |  投稿

受到珊瑚虫息肉的启发,这个塑料迷你机器人在磁力和光线的作用下移动。


埃因霍温科技大学的研究人员开发了一种微型塑料机器人,该机器人由响应性聚合物制成,可在光和磁的作用下移动。


将来,这种“无线水生息肉”应该能够吸引和捕获周围液体中的污染物颗粒,或者拾取并运输细胞以在诊断设备中进行分析中国机器人网vrovro.com


研究人员在PNAS杂志上发表了他们的研究结果。


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迷你机器人的灵感来自珊瑚虫。一种带有触手的小软生物,它构成了海洋中的珊瑚。博士候选人Marina Pilz Da Cunha:“这些珊瑚虫的运动给我带来了启发,特别是它们通过自制的水流与环境互动的能力。” 


活息肉的茎产生特定的运动,产生吸引食物颗粒的电流。随后,触手抓住漂浮的食物颗粒。


发达的无线人工息肉长1乘1厘米,茎对磁性起反应,触手可轻触。Pilz Da Cunha解释说:“将两种不同的刺激结合在一起是罕见的,因为它需要精细的材料准备和组装,但是对于创建不受束缚的机器人却很有趣,因为它可以进行复杂的形状更改和执行任务。” 


触角通过向其照射光来移动。不同的波长导致不同的结果。例如,触角在紫外线的影响下“抓”,而蓝光则“释放”。


从土地到水


现在提供的设备可以在水下抓取和释放物体,这是研究人员在今年早些时候提出的光导包裹递送迷你机器人的新功能。


该陆基机器人无法在水下工作,因为组成该机器人的聚合物通过光热效应起作用。光产生的热量为机器人提供了燃料,而不是光本身。


皮尔兹·达库尼亚(Pilz Da Cunha):“热量会在水中消散,这使得无法在水下操纵机器人。” 因此,她开发了一种光机械聚合物材料,该材料仅在光的作用下移动。不加热。


这不是它的唯一优势。除了在水下操作,这种新材料在被光激活后可以保持其变形。


当光热材料在去除刺激后立即恢复其原始形状时,光机械材料中的分子实际上呈现出新的状态。这允许将不同的稳定形状保持更长的时间。


Pilz Da Cunha说:“这有助于控制抓臂;一旦捕获到某物,机器人就可以一直握住它,直到再次用光将其放开为止。”


流量吸引颗粒


通过在机器人下方放置一个旋转的磁铁,茎绕其轴线旋转。皮尔兹·达库纳(Pilz Da Cunha):“因此,实际上可以将水中的漂浮物移向息肉,在我们的例子中是油滴。”


触角的位置(打开,关闭或介于两者之间)对流体流动有影响。Pilz Da Cunha解释说:“具有不同触手位置的计算机模拟最终帮助我们理解并正确地获得了杆的运动。并将油滴“吸引”到触手上。”


水成分的操作独立性


另一个优点是,机器人独立于周围液体的成分进行操作。这是独特的,因为当今用于水下应用的主要刺激响应材料水凝胶对环境敏感。


因此,水凝胶在受污染的水中的行为有所不同。皮尔兹·达库纳(Pilz Da Cunha):“我们的机器人在盐水或含污染物的水中也能以相同的方式工作。


实际上,将来息肉可能会通过用触角将其捕获来将污染物过滤出水中。”


下一步:游泳机器人


博士生Pilz Da Cunha现在正在着手下一步:可以一起工作的一系列息肉。她希望实现颗粒的运输,其中一个息肉通过包装传递到另一个。


游泳机器人也在她的愿望清单上。在这里,她想到了生物医学应用,例如捕获特定细胞。


为了实现这一目标,研究人员仍然必须研究材料响应的波长。“紫外线会影响细胞,并且人体的渗透深度受到限制。


此外,紫外线可能会损坏机器人本身,使其耐用性降低。因此,我们想制造一种不需要紫外线作为刺激的机器人”,Pilz Da Cunha总结道。


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