由水和磁鐵啟用的柔性水上機械人可快速爬行

2022-07-07 17:36:15 字數 844 閱讀 9188

西北大學的研究人員開發了一種新型的柔性機械人,該機械人可以在光和磁場的作用下以大約人類的速度行走。機械人可以擠入狹窄的空間,並根據需要拾取,搬運和釋放物體。

該機械人類似於四足章魚,長約1厘公尺(0.4英吋)。它主要由水凝膠製成,包裹著鎳奈米線支架,幷包含經過特殊設計的聚合物分子,並且這種材料的組合使其可以在水中穿行。

通常,機械人處於平坦狀態,但是當暴露在光線下時,嵌入其中的分子會變得疏水–這意味著它會排斥周圍的水,從而使機械人彎曲成桌子一樣的站立形狀。一旦處於該狀態,由於其奈米線骨架的存在,將其暴露在旋轉磁場下將使其朝著訊號源走去。

儘管大多數這類機械人都以蝸牛的速度爬行,但該團隊表示,這種機械人可以以大約每秒一步的合理速度行走,與人類的閒逛者相當。

「通過將步行和轉向運動結合在一起,我們可以對特定的磁場序列進行程式設計,這些序列可以遠端操作機械人,並使其遵循平坦或傾斜表面上的路徑,」該研究的共同作者莫妮卡·奧爾維拉·德拉克魯茲(monica olvera de la cruz)說。 「這一可程式設計功能讓我們能夠通過引導使機械人穿過有複雜路線的狹窄通道。」

一旦完成工作,只需關閉照明燈就可以停用機械人,從而使機械人恢復為原來的扁平形狀。下次需要時,可以再次開啟光和磁場來重新啟用它。

不過,研究此類機械人不僅僅是為了走路。該小組說,它可以攜帶物體,可以通過將腿纏繞在物體上並滾動來實現,也可以將東西粘在它的背部然後爬行。到達目的地後,它可以像跳霹靂舞一樣通過翻**身或通過旋轉甩掉粘性物體來釋放貨物。

研究人員說,柔性機械人平台最終可能會縮小,並用於催化化學反應並抽出生成的產品,清除水中的汙染物或在體內輸送藥物等方面。

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