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科學家以珊瑚蟲為靈感 開發水中作業機器人

荷蘭恩荷芬理工大學(Eindhoven University of Technology)科學家以珊瑚蟲為靈感,利用反應性聚合物開發出一款可在水下無線作業的小型機器人。這款機器人能以光與磁性控制,吸引並捕捉水中的汙染分子,或是收集樣品供儀器分析。

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科學家模仿珊瑚蟲的習性,開發出新型的水下機器人。法新社

據TU/e報導,珊瑚蟲能透過自行製造的水流與周圍環境互動,TU/e博士候選人Marina Pilz Da Cunha便是受到這項習性啟發,研發出一款能對磁力與光產生反應,長寬各1公分的無線水下機器人。

研究團隊稍早前曾開發出一款陸上機器人,由於陸上機器人是透過光熱效應觸發動作,一旦進入水中,光熱消散,機器人便無法運作。因此研發團隊在打造水下機器人時,使用了一種光機械聚合物,可直接對光產生反應,而不再依賴光產生的熱。

這種光機械聚合物的分子在被光啟動後,還能維持新的形態,而不像光熱材料在光消失後會馬上恢復原形,因此有助於觸手夾爪的操作。機器人一旦抓到東西,就能留在夾爪中,等到再次被光啟動時再放開。

機器人觸手會對不同波長的光產生不一樣的反應。例如,在紫外光下觸手會抓取東西,在藍光下則會放開觸手。

開發團隊也在機器人下方安裝了會旋轉的磁鐵,讓觸手枝幹能透過磁力移動,並藉此產生水流吸引周圍的分子接近觸手。

觸手的位置對水流也會產生影響,因此開發團隊藉由電腦模擬嘗試不同的觸手位置,並找出了能讓枝幹正確移動的方式。

這款水下機器人的另一項優勢,在於它可以無視周遭液體成分運作,不論是在鹹水或有汙染物的水中,都能保持一致。目前水下機器人常用的刺激反應材料,是對環境相當敏感的水凝膠,因此在受汙染的水中會產生不同的行為模式。

接下來Pilz Da Cunha計劃結合一群機器人,以接力的方式完成粒子的運輸。此外,會游泳的機器人也在計畫清單。在此之前,開發人員需先對不同波長的光做更深入的研究。目前使用的紫外光可能傷害機器人,減少機器人的耐用度,因此研發團隊希望能開發出一款不需以紫外光作為刺激的機器人。


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