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刺激響應聚合物的發(fā)展為下一代小型無線控制軟體機器人帶來了大量新材料相關的創(chuàng)新。工程師們已使用這些材料制造可行走、游泳和跳躍的小型機器人。但此前,還沒人能讓它們飛起來。芬蘭坦佩雷大學輕型機器人小組的研究人員提出了名為“仙女”的新設計——一種基于光響應材料組裝的飛行機器人。這種聚合物組裝機器人,能靠風飛行,并由光控制。
從蒲公英種子得到靈感,“仙女”具有多個仿生特征。由于其高孔隙率(0.95)和輕質(1.2毫克)的結構,它很容易漂浮在有風的空中。更重要的是,穩(wěn)定的分離渦環(huán)生成使長距離風力輔助飛行成為可能。
研究人員稱,“仙女”可由光源供電和控制,比如激光束或LED。這意味著光可用來改變微小的蒲公英種子狀結構的形狀,“仙女”可通過改變形狀來適應風向和風力,光束可用來控制聚合物組件的起飛和著陸。
與自然界中的蒲公英種子相比,這種人造種子配備了一個柔性致動器。執(zhí)行器是由光反應型液態(tài)結晶彈性體制成的,它在可見光的激發(fā)下誘導刷毛的打開或關閉。
研究人員接下來將專注于提高材料的靈敏度,使設備能夠在陽光下運行。此外,他們還計劃擴大該結構的規(guī)模,使其能夠攜帶GPS和傳感器等微電子設備及生化化合物。
研究人員稱,這聽起來像是科幻小說,但概念驗證實驗表明,新開發(fā)的機器人向適合人工授粉的現(xiàn)實應用邁出了重要的一步。在未來,數(shù)以百萬計的攜帶花粉的人造蒲公英種子可被自然風自由驅散,然后在光線的指引下前往特定地區(qū),那里有等待授粉的樹木。
研究人員說,這將對全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)生巨大影響,因為全球變暖導致的傳粉媒介喪失已構成對生物多樣性和糧食生產(chǎn)的嚴重威脅。