Dodano: 09 sierpień 2019r.

Robot-ślimak napędzany światłem skonstruowany przez warszawskich naukowców

Naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego skonstruowali 10 milimetrowej długości robota, który naśladuje ruch ślimaka. Robot-ślimak potrafi wspinać się po pionowej ścianie i pełzać po szklanym suficie.

Robot-ślimak napędzany światłem

 

Robot-ślimak został skonstruowany przy pomocy technologii światłoczułych elastomerów. Malutki robot napędzany i sterowany jest przy pomocy modulowanej wiązki lasera. Może poruszać się zarówno po płaskim podłożu, jak i po pionowej ścianie, a nawet suficie.

Opis badań nad centymetrowym robotem ukazał się na łamach pisma „Macromolecular Rapid Communications”.

 

Sposób poruszania się dzięki przemieszczającym się deformacjom miękkiego ciała jest szeroko wykorzystywany w przyrodzie. Korzystają z niego m.in. mikroskopijne nicienie, dżdżownice czy różnorakie mięczaki i to w różnych środowiskach. Najbardziej znane z tego są ślimaki. Używają one śluzu, by poprawić kontakt między miękką nogą a podłożem.

Taki sposób poruszania się pozwala na stosowanie go na różnych podłożach - drewnie, szkle, teflonie czy piasku i w różnych konfiguracjach, włączając w to pełzanie po suficie. W robotyce, prosty mechanizm pojedynczej nogi mógłby zapewnić odporność na warunki zewnętrzne i zużycie elementów oraz duży margines bezpieczeństwa dzięki ciągłemu kontaktowi z podłożem. Do tej pory zademonstrowano jedynie nieliczne roboty z napędem elektro-mechanicznym naśladujące pełzanie ślimaków.

Robot-ślimak został skonstruowany przy użyciu technologii ciekłokrystalicznych elastomerów (LCE). Materiały te pozwalają na szybką zmianę kształtu, w odwracalny sposób, na przykład po oświetleniu. Dzięki odpowiedniemu uporządkowaniu (orientacji) cząsteczek elastomeru można programować deformację takiego elementu. Umożliwia to zdalne zasilanie i sterowanie mechanizmów wykonawczych i robotów przy pomocy światła.

Podczas prac nad pierwszym na świecie robotem, który porusza się naśladując pełzanie ślimaka w naturalnej skali, badaczom z Wydziału Fizyki UW pomagali uczeni z Wydziału Matematyki Uniwersytetu w Suzhou w Chinach. Robot-ślimak porusza się dzięki deformacjom miękkiego ciała wywołanym wiązką lasera. Oddziałuje z podłożem przez warstwę sztucznego śluzu. Ślimak opracowany przez badaczy porusza się wolniej od swojej naturalnej wersji podobnej wielkości – około kilka milimetrów na minutę.

- Mimo niewielkiej prędkości, konieczności ciągłego uzupełniania warstwy śluzu i niskiej sprawności energetycznej, nasz robot umożliwia nowe spojrzenie na mikro-mechanikę inteligentnych materiałów oraz badania nad poruszaniem się ślimaków i podobnych zwierząt – powiedział cytowany w komunikacie na stronach internetowych UW Piotr Wasylczyk z Pracowni Nanostruktur Fotonicznych, który kierował projektem.

Wasylczyk przyznał, że w badaniach biorą udział studenci już od pierwszych lat studiów, a pierwszym autorem publikacji jest Mikołaj Rogóż, laureat Diamentowego Grantu, który właśnie kończy pracę magisterską na temat ciekłokrystalicznych elastomerów.

Badacze, którzy wcześniej zademonstrowali napędzanego światłem robota-gąsienicę naturalnej wielkości, wierzą, że nowe inteligentne materiały w połączeniu z nowatorskimi metodami wytwarzania miniaturowych elementów, pozwolą im konstruować kolejne mikro-roboty i napędy – obecnie pracują nad miniaturowym silnikiem i mikro-pęsetą sterowaną światłem.

Badania nad miękkimi mikro-robotami i polimerowymi mechanizmami wykonawczymi finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu "Mechanizmy wykonawcze w mikro-skali na bazie foto-responsywnych polimerów" oraz przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach "Diamentowego Grantu" przyznanego M. Rogóżowi.

 

Źródło i fot.: Wydział Fizyki UW. Na zdjęciu robot-ślimak obok żywego ślimaka ogrodowego (Cepaea hortensis).