以珊瑚虫为原型的水中作业机器人开发

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  • 更新日期:2020-07-22

摘要:作者:DIGITIMES涂翠珊荷兰恩荷芬理工大学(Eindhoven University of Technology)科学家以珊瑚虫为灵感,利用反应性聚合物开发出一款可在水下无线作业的小型机器人。这款机器人

作者:DIGITIMES涂翠珊

荷兰恩荷芬理工大学(Eindhoven University of Technology)科学家以珊瑚虫为灵感,利用反应性聚合物开发出一款可在水下无线作业的小型机器人。这款机器人能以光与磁性控制,吸引并捕捉水中的污染分子,或是收集样品供仪器分析。

珊瑚虫能透过自行制造的水流与周围环境互动,TU/e博士候选人Marina Pilz Da Cunha便是受到这项习性启发,研发出一款能对磁力与光产生反应,长宽各1公分的无线水下机器人。

研究团队稍早前曾开发出一款陆上机器人,由于陆上机器人是透过光热效应触发动作,一旦进入水中,光热消散,机器人便无法运作。因此研发团队在打造水下机器人时,使用了一种光机械聚合物,可直接对光产生反应,而不再依赖光产生的热。

这种光机械聚合物的分子在被光启动后,还能维持新的形态,而不像光热材料在光消失后会马上恢复原形,因此有助于触手夹爪的操作。机器人一旦抓到东西,就能留在夹爪中,等到再次被光启动时再放开。

机器人触手会对不同波长的光产生不一样的反应。例如,在紫外光下触手会抓取东西,在蓝光下则会放开触手。

开发团队也在机器人下方安装了会旋转的磁铁,让触手枝干能透过磁力移动,并借此产生水流吸引周围的分子接近触手。

触手的位置对水流也会产生影响,因此开发团队借由计算机模拟尝试不同的触手位置,并找出了能让枝干正确移动的方式。

这款水下机器人的另一项优势,在于其可以无视周遭液体成分运作,不论是在咸水或有污染物的水中,都能保持一致。目前水下机器人常用的刺激反应材料,是对环境相当敏感的水凝胶,因此在受污染的水中会产生不同的行为模式。

接下来Pilz Da Cunha计划结合一群机器人,以接力的方式完成粒子的运输。此外,会游泳的机器人也在计划清单。在此之前,开发人员需先对不同波长的光做更深入的研究。目前使用的紫外光可能伤害机器人,减少机器人的耐用度,因此研发团队希望能开发出一款不需以紫外光作为刺激的机器人。

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