工程师们一直对制造水生机器人很感兴趣。我们已经看到过模仿金枪鱼、吸盘鱼、章鱼等设计的机器人。现在,一种新型水下机器人正游向舞台。来自韩国大学和亚洲大学的研究人员设计了昆虫大小的机器人,它们可以使用水凝胶鳍和桨在水中游动。他们在本周发表在《科学机器人》上的一篇新论文中描述了制造和操作这些机器人的过程。
水凝胶是由交联分子制成的三维结构。它们可以由合成或天然材料制成,并且倾向于在水中膨胀。一些水凝胶甚至可以响应外部刺激而改变形状,例如 pH 值、温度、离子强度、溶剂类型、电场和磁场、光等变化。
医疗行业一直在探索如何将水凝胶用于伤口敷料等应用。但机器人工程师也一直对使用水凝胶制造软机器人感兴趣——看看 2008 年这款巧妙的、水母状的药物输送水下机器人。当然,此类机器人的设计一直在不断重新构想和优化。
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来自韩国大学和亚洲大学团队的新型自由漂浮机器人拥有多孔水凝胶桨,桨上涂有纳米粒子网,或称“起皱的纳米膜电极”。机载电子设备被缩小到硬币大小,置于机器人体内。身体内部有一个致动器或电机,可以跨水凝胶施加不同电压的电势。为了移动机器人,研究人员可以改变外部电场来诱导电渗流驱动的水力泵送——即带电表面可以改变周围的水流。
研究人员写道:“特别是,我们基于 WNE 致动器的软水下机器人可以在没有高压转换器和传统传输系统的情况下构建,而这些系统在很大程度上限制了软机器人的小型化。”“然而,要成为一个完全自主的机器人系统,应进一步集成传感组件,以识别机器人的位置和方向。我们相信我们的方法可以为开发需要在电刺激下实现各种运动的轻质、高性能、小型软致动器和机器人提供基础。”
观看下面这款微型水下机器人的运动