In un giornale in Robotica scientifica , gli scienziati dei materiali della UCLA Samueli School of Engineering descrivono un nuovo design per un robot per il nuoto che è alimentato e guidato da una luce costante.

Il dispositivo, chiamato OsciBot perché si muove facendo oscillare la coda, potrebbe alla fine portare a progetti per robot oceanici e navi autonome. Il suo design è ispirato a un fenomeno naturale chiamato fototassi, movimento verso o lontano da una fonte di luce, che si trova in tutto il regno animale. Sia meduse che falene, Per esempio, sono attratti dalla luce.

OsciBot dimostra che il movimento per oscillazione può essere alimentato direttamente dalla luce costante, piuttosto che fare affidamento sull'energia luminosa che è stata raccolta e immagazzinata in una batteria. È realizzato interamente con un materiale morbido chiamato idrogel che si gonfia quando viene immerso nell'acqua ed è sensibile alla luce. Il dispositivo non richiede batterie o deve essere collegato a un'altra fonte di alimentazione.

Il primo obiettivo dei ricercatori era determinare se potevano creare un nuovo modo di utilizzare una fonte di energia costante per far muovere un oggetto secondo uno schema oscillante.

Fare quello, costruirono un cilindro flessibile lungo 2 centimetri e lo ancorarono al fondo di un serbatoio d'acqua. Quando diressero un raggio di luce al cilindro, hanno scoperto che la luce lo faceva piegare alla velocità di 66 volte al minuto e che spostando la posizione della sorgente luminosa, potrebbero dirigere il dispositivo a piegarsi sia a sinistra che a destra e in alto e in basso.

I ricercatori hanno anche determinato che la velocità di oscillazione del dispositivo può essere regolata in base alla lunghezza e allo spessore del cilindro e alla quantità di luce utilizzata.

Armato di una comprensione di come creare il movimento oscillatorio, il team ha utilizzato lo stesso idrogel per costruire un robot a forma di tavola da surf rettangolare, con una lunga coda sott'acqua.

Quando la luce di un laser colpisce un punto sulla coda, quel punto si scalda. Il leggero aumento della temperatura fa sì che quella parte del robot espelli parte della sua acqua e si riduca di volume, che muove la coda verso la sorgente luminosa. Dopo che si alza, la coda crea un'ombra che raffredda la sezione in cui il laser originariamente è entrato in contatto con il robot, che fa ridiscendere la coda.

Finché la luce colpisce il punto bersaglio, il processo si ripete, creando un movimento di sbattimento. I ricercatori hanno osservato la coda sbattere 35 volte al minuto, abbastanza veloce da muovere il robot di 1,15 volte la sua lunghezza corporea al minuto, ovvero circa il doppio rispetto a robot comparabili alimentati da luce intermittente.

"Tipicamente, la generazione di oscillazioni si basa su un input di energia intermittente, come luce pulsata o corrente elettrica alternata, " disse Ximin He, un assistente professore UCLA di scienza e ingegneria dei materiali, e il ricercatore principale dello studio. "Al contrario, questo studio mostra un nuovo modo di generare oscillazioni, utilizzando un input di energia costante che è facilmente accessibile dall'ambiente circostante e poco costoso da sfruttare."

I ricercatori hanno anche scoperto che riposizionando la luce, potrebbero guidare il robot intorno a piccole curve, mostrando che la luce può essere utilizzata anche per manovrare il dispositivo.

"Questa è davvero una dimostrazione fondamentale che la luce diretta e costante può alimentare e determinare il movimento, " ha detto l'autore principale dello studio, Yusen Zhao, uno studente di dottorato UCLA in scienza e ingegneria dei materiali. "Potrebbe essere un passo avanti verso una varietà di progetti robotici svincolati e alimentati esclusivamente dalla luce disponibile nell'ambiente circostante, piuttosto che fare affidamento su batterie pesanti o cavi di alimentazione."

Se costruito su una scala più grande, un design simile potrebbe eventualmente essere utilizzato per grandi eliche subacquee o vele a vento che utilizzano la luce solare per manovrare; a dimensioni microscopiche, l'approccio potrebbe essere utilizzato per sviluppare un robot che esegue procedure chirurgiche di precisione. (In quel caso, la luce potrebbe provenire da uno strumento medico separato.) Gli ingegneri potrebbero anche modificare il design per velocità e manovrabilità.

"La bellezza del fotooscillatore a base di gel è la semplicità del suo design, " Ha detto. "L'interazione tra il materiale morbido 'intelligente' e la luce ambientale ha consentito il suo movimento autoregolato".

Ha detto che il design potrebbe adattarsi per utilizzare altre forme di energia:onde acustiche, o segnali elettronici o magnetici, Per esempio.