刺激响应聚合物的发展为下一代小型无线控制的软体机器人带来了大量与材料相关的机会。一段时间以来，工程师们已经知道如何使用这些材料来制造可以走路、游泳和跳跃的小型机器人。到目前为止，还没有人能够让它们飞起来。
坦佩雷大学光机器人小组的研究人员现在正在研究如何让智能材料飞起来。科学院研究员兼组长曾浩和博士研究员杨剑峰为他们的项目提出了一种新的设计，名为FAIRY——基于光响应材料组装的飞行航空机器人。他们开发了一种聚合物组装机器人，它由风飞行并由光控制。
“这种人造种子优于天然种子，配备了软致动器。致动器由光响应液晶弹性体制成，在可见光激发时诱导刷毛的打开或关闭动作，“Hao Zeng解释道。
人造仙女由光控制
曾和阳开发的人造仙女有几个仿生特征。由于其高孔隙率(0.95)和轻质(1.2mg)结构，它可以很容易地漂浮在风引导的空气中。更重要的是，稳定的分离涡环生成可实现长距离风辅助行进。
“仙女可以由光源供电和控制，例如激光束或LED，”Zeng说。
这意味着光可以用来改变微小的蒲公英种子状结构的形状。仙女可以通过改变形状来手动适应风向和风力。光束也可用于控制聚合物组件的起飞和着陆动作。
农业中的潜在应用机会
接下来，研究人员将专注于提高材料灵敏度，以使设备能够在阳光下运行。此外，他们将升级结构，使其可以携带微电子设备，如GPS和传感器以及生化化合物。
据Zeng说，还有更重要的应用潜力。
“这听起来像科幻小说，但我们研究中包含的概念验证实验表明，我们开发的机器人为适合人工授粉的实际应用迈出了重要的一步，”他说。
未来，数以百万计的携带花粉的人造蒲公英种子可以通过自然风自由传播，然后被光引导到树木等待授粉的特定区域。
“这将对全球农业产生巨大影响，因为全球变暖造成的传粉媒介的丧失已成为对生物多样性和粮食生产的严重威胁，”曾说。
挑战仍有待解决
但是，许多问题需要首先解决。例如，如何精确控制着陆点，以及如何重复使用设备并使其可生物降解?这些问题需要与材料科学家和从事微机器人工作的人员密切合作。
FAIRY项目于2021年2026月开始，将持续到<>年<>月。飞行机器人是与德国马克斯普朗克智能系统研究所的胡文琪博士和阿尔托大学的张杭博士合作研究的。
文章“蒲公英启发，风分散聚合物组装由光控制”，作者是杨剑锋、张航、亚历克斯·伯丁、胡文琪和曾浩，于 27 年 2022 月 <> 日发表在《先进科学》上。
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