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靠綠光的能量自由蠕動的微型機器人,別看錯了不是蛆

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華沙大學物理學院的研究人員,利用液晶彈性體技術,在佛羅倫薩的鏡頭所最初的開發,展示了一種能模仿卡特彼勒步態自然尺度仿生微機器人。15毫米長的軟機器人從綠色光中獲取能量,並通過空間調製的激光束控制。除了在平坦的表面上行駛,它也可以爬上斜坡,通過狹窄的縫隙擠壓和運輸載荷。


通常機器人需要由複雜的無線通訊零件、電子設備和能量儲存設備組成,而這些設備限制了機器人微型化的程度。為了尋找替代方法,科研團隊設計出一種微型柔性的游泳機器人,由對紫外線(UV)敏感的含有偶氮苯生色團聚合物的薄膜製作,不僅可在水中遊動,還可攜帶貨物。

研究人員用周期性閃爍的紫外線和白光,對機器人的鞭毛進行控制,使其來回擺動,推動機器人在充滿液體的玻璃管中前進。研究人員將含有偶氮苯生色團聚合物的薄膜比喻成是機器人的「馬達」,紫外線與白光的交替工作比喻成是機器人的「電源和信號線」。



靠綠光的能量自由蠕動的微型機器人,別看錯了不是蛆



幾十年來,科學家和工程師一直在試圖建立類似於自然界中不同模式的機器人的機器人。大多數這些設計有剛性骨架和關節驅動的電動或氣動執行器。然而,在自然界中,大量的生物在它們的棲息地利用柔軟的身體-蚯蚓,蝸牛和幼蟲的昆蟲可以有效地在複雜的環境中使用不同的策略。到目前為止,嘗試創建軟機器人被限制到更大的規模(通常是幾十厘米),主要是由於在電源管理和遠程控制的困難。

液晶彈性體(LCES)是一種智能材料,具有形狀變化大,在可見光下。隨著最近開發的技術,它是可能的模式到任意的三維形式與一個預定義的致動性能的這些軟材料。光致形變使得整體結構沒有眾多的離散致動器,完成複雜的動作。


來自華沙大學的研究人員與同事從透鏡(義大利)和劍橋(英國)已經開發了一個自然音階軟卡特彼勒的機器人與光機液晶彈性體的整體設計。機器人身體是由一個具有圖案的分子排列的光敏感的彈性體條紋。通過控制移動變形模式的機器人模仿不同的步態自然的親戚。它也可以走上一個斜坡,擠通過一個狹縫和推對象作為自重的十倍,展示了它的能力來執行在具有挑戰性的環境,並指向潛在的未來應用。


軟機器人的設計需要一個完全新的範例,在他們的力學,電源和控制。Piotr Wasylczyk說,我們現在才開始向自然學習,改變我們的設計方法對這些自然演化形成,在華沙大學物理學院波蘭光子納米結構設施的頭,帶領項目。研究人員希望,反思材料、製造技術和設計策略應開闢新的微-軟機器人領域和毫米尺度,包括運動員(包括水面和水下)甚至傳單。


光學和光學機械顯微結構的研究是由國家科學中心(波蘭)資助的項目「指導光的路徑不經常光顧-光學的三維光子結構」。


物理學和天文學最早出現於1816,在華沙大學哲學系。1825建立了天文觀測台。目前,物理學院的教師包括實驗物理、理論物理、地球物理、數學方法和一個天文觀測站。研究幾乎涵蓋了現代物理學的所有領域,從量子到宇宙的尺度。該學院的研究和教學人員包括約200名大學教師,其中88名是教授的職稱的員工。華沙大學物理學院,由約1000名學生和170多名博士生參加。

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