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受珊瑚蟲啟發(fā),科學家研發(fā)出新型水上垃圾清理機器人

發(fā)布時間 : 2020-07-16

據(jù)外媒報道,荷蘭埃因霍芬理工大學的研究人員受海洋微生物珊瑚蟲的啟發(fā),研發(fā)出一種由磁鐵和光驅(qū)動厘米級機器人。由于能夠在水下抓取和釋放物體,該團隊想象了其新機器的一系列應(yīng)用,包括用觸手收集污染物,甚至捕捉細胞作為生物醫(yī)學的工具。


這款無線水生機器人的靈感來自于珊瑚蟲,這是一種小而柔軟的生物體,它們以巨大的數(shù)量聯(lián)合在一起,最終形成珊瑚礁。這些小動物的特點是,中心的莖部會做特定的運動,產(chǎn)生小電流,進而吸引食物顆粒,讓它們的觸手抓住。在這一點上,研究人員看到了一些有趣的可能性。


“我的靈感來自于這些珊瑚蟲的運動,特別是它們通過自制電流與環(huán)境互動的能力,”研究作者Marina Pilz Da Cunha解釋說。Pilz Da Cunha和她的團隊通過從一個在下方旋轉(zhuǎn)磁鐵影響下移動的莖開始,使其能夠在周圍的水中產(chǎn)生電流來重現(xiàn)這一點。這具有吸引水中污染物顆粒的效果,這時由光激活的觸手接管。


這些觸手由光機械聚合物材料制成,能對不同波長的光做出反應(yīng)。當受到紫外線照射時,觸手會做出 “抓取 ”的反應(yīng),而藍光則會使它們 “釋放”??偟膩碚f,這就形成了一個長一厘米的軟性機器人,可以通過磁鐵和光來抓取水下的小物體。


“將兩種不同的刺激結(jié)合起來是很罕見的,因為它需要精致的材料準備和組裝,但它對于創(chuàng)建無束縛的機器人來說是有趣的,因為它允許進行復(fù)雜的形狀變化和任務(wù),”Pilz Da Cunha解釋說。


在一次實驗中,該團隊通過讓機器人從水樣中捕捉油滴,展示了其受珊瑚蟲啟發(fā)的機器人的能力。作為額外的一層功能,還可以使機器人保持一種新的形狀,例如 "抓取 "狀態(tài),直到它暴露在正確的光線下。“這有助于控制抓取臂;一旦有東西被抓取,機器人就可以一直保持著它,直到再次被光刺激才會釋放它?!盤ilz Da Cunha說。


對于下一步,該團隊正在努力生產(chǎn)一支由其小型機器人組成的隊伍,這些機器人有可能一起工作來運輸粒子,其中一個機器人將它們傳遞給下一個機器人。再往后,該團隊設(shè)想將它們用于捕捉和運輸特定細胞,作為先進診斷設(shè)備的一部分。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《美國國家科學院院刊》雜志上。

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