Ricercatori dell'Università della California, Los Angeles (UCLA) e il California NanoSystems Institute di Los Angeles hanno recentemente sviluppato un robot per il nuoto morbido basato su un oscillatore idrogel autosufficiente. Questo robot, presentato in un articolo pubblicato in Robotica scientifica , funziona a luce costante senza la necessità di una batteria.

"Quando ho brillato di luce su un morbido, pilastro idrogel reattivo veloce, Ho osservato che il pilastro ha iniziato a oscillare attorno al raggio ottico, " Yusen Zhao, un dottorato di ricerca studente coinvolto nella ricerca, disse. "Mi sembrava molto intrigante, e mi chiedevo:come può un input costante produrre un output intermittente? In quali condizioni avviene l'oscillazione? Sarebbe abbastanza potente da spingere e nuotare nell'acqua, e alla fine portare a vele solari? Con queste domande, Ho continuato studi sistematici volti a raggiungere questi obiettivi."

Zhao e i suoi colleghi hanno sviluppato un oscillatore morbido fatto di un gel morbido sensibile alla luce, che è modellato nella forma di un pilastro o di una striscia. Quando la luce colpisce un punto di questo pilastro di gel, viene automaticamente assorbito e convertito in calore. Il punto riscaldato localmente sul robot fa sì che espelli parte della sua acqua e si riduca di volume, con la conseguenza che la sua coda si piega verso la sorgente luminosa.

"Dopo che si piega, la coda stessa blocca la luce, " Zhao ha spiegato. "Così, il punto in ombra si raffredda istantaneamente e si rigonfia, che fa ridiscendere la coda. Questo processo si ripete rapidamente, risultando in un movimento svolazzante che dura finché si applica la luce."

Poiché il pilastro di gel è realizzato per essere compositivamente omogeneo e geometricamente simmetrico, è in grado di rispondere alla luce da direzioni arbitrarie, che può coprire quasi l'intero spazio 3-D. L'oscillatore presenta gradi di libertà quasi infiniti, un vantaggio importante per la robotica.

I ricercatori hanno valutato il loro robot nuotatore con il corpo che galleggia sulla superficie dell'acqua e la coda sotto la linea di galleggiamento per accertare l'efficacia del suo design. Hanno scoperto che quando la luce brillava sulla coda del robot, oscillava su e giù, infine, alimentando il robot per allontanarsi dalla luce. Questa caratteristica unica di muoversi seguendo la direzione di una fonte di luce imitava i comportamenti di fototassi di molti animali viventi come plancton e falene, fornendo un utile mezzo di navigazione e manovra tramite telecomando.

"La bellezza del robot morbido è la semplicità del suo design, "Ximin He, Il supervisore di Zhao allo studio, ha detto a TechXplore. "L'intero robot è costituito da un unico idrogel omogeneo, che semplifica estremamente la fabbricazione e la rende a basso costo."

Per fabbricare l'oscillatore idrogel autosufficiente e dargli la forma desiderata, i ricercatori hanno iniettato la soluzione precursore in uno stampo predefinito, polimerizzato con raggi UV il gel, e tolto dallo stampo. Poiché il principio alla base della realizzazione del robot è molto generale e ampiamente applicabile, l'oscillatore può essere costruito da molti materiali.

"È emozionante aver scoperto un nuovo principio universale di generazione del movimento oscillatorio con una fonte di energia ambientale, " Ha detto. "Con questo, ci siamo resi conto che gli stimoli ambientali costanti, come la luce, può generare potenti oscillazioni con un materiale così semplice da spingere e muoversi in acqua, guidato dalla luce direzionale. Ciò fornisce un mezzo generale per raccogliere e convertire l'energia ambientale in energia cinetica e molte altre forme di energia per svolgere un lavoro significativo".

Nel loro studio, Zhao, Lui ei loro colleghi hanno svelato una nuova metodologia per generare movimenti oscillatori utilizzando fonti di energia naturali. I ricercatori che adottano questa metodologia per costruire oscillatori possono scegliere tra un'ampia gamma di materiali sensibili agli stimoli, a seconda del tipo di energia che desiderano raccogliere.

Il robot natatorio creato dai ricercatori è alimentato dalla foto-oscillazione, ei suoi movimenti sono guidati da una luce costante; così, è slegato, senza batteria e intelligente. È uno dei primi robot interamente morbidi mai sviluppati che è anche leggero, a basso costo e facilmente implementabile.

"Ora abbiamo in programma di ottimizzare ulteriormente i materiali per poter oscillare in condizioni più ampie, come la temperatura, lunghezze d'onda della luce, eccetera., " Zhao ha detto. "Stiamo anche cercando più applicazioni, come il rilevamento del segnale, raccolta di energia, e altri movimenti robotici."

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