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5毫米微型“仙子機(jī)器人”由光控制飛行方向,探索人工授粉

澎湃新聞?dòng)浾?張靜
2023-02-06 20:00
來(lái)源:澎湃新聞
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·芬蘭坦佩雷大學(xué)研究人員從蒲公英中找到新型飛行機(jī)器人的靈感,開(kāi)發(fā)了一款可利用風(fēng)和光在空中飛行的0.2英寸“仙子機(jī)器人”,未來(lái)可探索人造蒲公英種子人工授粉,但如何精確地控制著陸點(diǎn)、如何重復(fù)使用這些設(shè)備等問(wèn)題未來(lái)還需要材料科學(xué)家和微型機(jī)器人研究者密切合作。

芬蘭坦佩雷大學(xué)研究人員從蒲公英中找到新型飛行機(jī)器人的靈感,開(kāi)發(fā)了一款0.2英寸(約合0.5厘米)的“仙子機(jī)器人”,可以利用風(fēng)和光在空中飛行。

蜜蜂等傳粉昆蟲(chóng)的減少威脅全球生物多樣性和糧食生產(chǎn)。在芬蘭坦佩雷大學(xué)(Tampere University),研究人員從蒲公英中找到新型飛行機(jī)器人的靈感,開(kāi)發(fā)了一款0.2英寸(約合0.5厘米)的“仙子機(jī)器人”,可以利用風(fēng)和光在空中飛行,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

刺激響應(yīng)聚合物的發(fā)展為下一代小型無(wú)線控制軟體機(jī)器人帶來(lái)了大量新材料相關(guān)的研究機(jī)會(huì)。坦佩雷大學(xué)研究人員正在研究如何讓智能材料飛起來(lái)。他們研究的“基于光響應(yīng)材料組裝的飛行機(jī)器人”(FAIRY,仙子)靠風(fēng)飛行,由光控制。它形似蒲公英種子,重1.2毫克,具有高孔隙度,一陣風(fēng)就能刮起來(lái),飛行時(shí)可利用光移動(dòng)翅膀并改變方向。

該機(jī)器人有兩個(gè)帶有超細(xì)毛的翅膀以及一個(gè)能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為動(dòng)能的驅(qū)動(dòng)器。翅膀在光線激活時(shí)輕輕扇動(dòng),由于細(xì)毛之間存在空間,當(dāng)它飛行時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦環(huán),并增加阻力。當(dāng)被風(fēng)吹動(dòng)時(shí),這種阻力能讓機(jī)器人穩(wěn)定。穩(wěn)定的分離渦環(huán)的產(chǎn)生,使長(zhǎng)距離的風(fēng)力輔助飛行得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)光照到機(jī)器人上時(shí),它會(huì)展開(kāi)或折疊翅膀,改變渦環(huán)形狀,這一特性可以用來(lái)控制機(jī)器人的起飛和降落,也能改變飛行方向。研究人員表示,與自然界中的蒲公英種子相比,這種人造“種子”還配備了軟驅(qū)動(dòng)器,這一驅(qū)動(dòng)器由光響應(yīng)液晶彈性體制成,在可見(jiàn)光的激發(fā)下可以引導(dǎo)細(xì)毛打開(kāi)或關(guān)閉。

近年來(lái),世界各地諸多研究團(tuán)隊(duì)利用軟聚合物制造出微型機(jī)器人,軟體機(jī)器人使用更靈活的材料模仿自然界各種生物,這些機(jī)器人對(duì)外部刺激會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)。坦佩雷大學(xué)研究人員現(xiàn)在希望提高機(jī)器人的靈敏度,使其既能由激光或LED供電,也能由陽(yáng)光供電。研究人員還將把機(jī)器人的尺寸擴(kuò)大到4英寸(約合10厘米),這樣就可以攜帶定位接收器等微電子設(shè)備或化合物,未來(lái)或可探索充當(dāng)人造蒲公英種子,用于人工授粉。

坦佩雷大學(xué)在官網(wǎng)上提到,未來(lái),數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的攜帶花粉的人造蒲公英種子可以被自然風(fēng)自由傳播,然后被光線引導(dǎo)到等待授粉的特定區(qū)域。不過(guò)仍有諸多問(wèn)題待解決,比如如何精確地控制著陸點(diǎn)、如何重復(fù)使用這些設(shè)備并可生物降解。這些問(wèn)題需要材料科學(xué)家和微型機(jī)器人研究者密切合作。

    責(zé)任編輯:盧雁
    校對(duì):劉威
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