Ważący zaledwie 1,2 miligrama nowy robot o nazwie FAIRY (od Flying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly) jest pierwszym latającym robotem opartym na miękkich materiałach reagujących na światło. Dzięki małej wadze robot z łatwością wznosi się w powietrze i może być zasilany oraz sterowany za pomocą źródła światła, takiego jak wiązka laserowa lub dioda LED.
Rozwój polimerów reagujących na bodźce zewnętrzne przyspieszył w ostatnich latach. Dzięki temu mogły powstać małe, sterowane bezprzewodowo roboty nowej generacji o „miękkich” ciałach. Wcześniejsze projekty pokazały, że tego typu roboty mogą się sprawnie poruszać, skakać czy pływać. Teraz fińscy badacze poszli jeszcze dalej i sprawili, że roboty latają.
Naukowcy z grupy Light Robots na Uniwersytecie w Tampere opracowali malutkiego robota w ramach projektu o nazwie „FAIRY-Flying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly”, który nadzorowali Hao Zeng i Jianfeng Yang. - Nasz robot jest lepszy od swoich odpowiedników. Wyposażyliśmy go w miękki siłownik wykonany z reagującego na światło ciekłokrystalicznego elastomeru, który działa w reakcji na światło - wyjaśnia Hao Zeng.
Wyniki i opis badań ukazał się na łamach pisma „Advanced Science” (DOI: 10.1002/advs.202206752).
Sztuczna „wróżka” opracowana przez Zenga i Yanga ma kilka niezwykłych cech. Ze względu na wysoką porowatość i lekkość może łatwo unosić się w powietrzu. Jej konstrukcja umożliwia długodystansowe podróżowanie wspomagane wiatrem. - Nasz robot może być zasilany i kontrolowany przez światło, takie jak wiązka laserowa lub LED - mówi Zeng. Istnieje pewien poziom kontroli robota, ponieważ kształt latającej maszyny można dostosować tworząc żagiel. Jednak jest to robot, którym nie da się bezpośrednio sterować w taki sam sposób, jak na przykład dronem.
Robot jest wykonany z włosia, a pojedyncze włókna mają grubość zaledwie 14 mikronów. Włosie połączone zostało z siłownikiem z ciekłokrystalicznego elastomeru, który otwiera się i zamyka w reakcji na światło.
Nowe badania udowadniają, że światło może być wykorzystane do zmiany kształtu maleńkiej struktury przypominającej nasiona mniszka lekarskiego, którymi zainspirowali się twórcy robota. „Robot-wróżka” może dostosować się do kierunku i siły wiatru poprzez zmianę swojego kształtu. Wiązka światła może być również wykorzystana do kontrolowania działań związanych z jego startem i lądowaniem.
Teraz badacze chcą skupić się na poprawieniu czułości materiału, co umożliwi jego działanie w pełnym świetle słonecznym. Chcą też zwiększyć całą strukturę tak, aby mogła przenosić urządzenia mikroelektroniczne, takie jak GPS, różne czujniki czy związki biochemiczne. Według Zenga, istnieje potencjał dla wielu innych zastosowań.
- Brzmi to jak science-fiction, ale eksperymenty pokazują, że opracowany przez nas robot stanowi ważny krok w kierunku realistycznych rozwiązań odpowiednich na przykład dla sztucznego zapylania - przekonuje Zeng.
W przyszłości miliony takich malutkich robotów mogłyby być swobodnie rozpraszane przez wiatr, a następnie sterowane światłem dotarłyby do obszarów z roślinami oczekującymi na zapylenie. - Miałoby to ogromny wpływ na rolnictwo na całym świecie. Utrata zapylaczy spowodowana globalnym ociepleniem stała się poważnym zagrożeniem dla bioróżnorodności i produkcji żywności - mówi Zeng.
Wcześniej trzeba jednak rozwiązać wiele problemów. Badacze nie wiedzą jak precyzyjnie kontrolować miejsce lądowania oraz jak ponownie wykorzystać urządzenia i sprawić, by były biodegradowalne. Wymaga to współpracy z badaczami z wielu dziedzin.
Źródło: Tampere University, fot. Jianfeng Yang / Tampere University
