Ingenjörer har länge varit intresserade av att göra vattenfarande robotar. Vi har sett robotar utformade efter tonfisk, suckerfisk, bläckfiskar och mer. Nu simmar en ny typ av aquabot in på scenen. Forskare från Korea University och Ajou University designade insektsstora robotar som kan vada genom vattnet med hjälp av hydrogelfenor och paddlar. De beskriver processen bakom tillverkning och drift av dessa robotar i en ny tidning som släpptes den här veckan i Vetenskapsrobotik.
Hydrogeler är 3D-strukturer gjorda av tvärbundna molekyler. De kan vara gjorda av syntetiska eller naturliga material och tenderar att svälla i vatten. Vissa hydrogeler kan till och med ändra form som svar på yttre stimuli som variationer i pH, temperatur, jonstyrka, lösningsmedelstyp, elektriska och magnetiska fält, ljus och mer.
Den medicinska industrin har undersökt hur man använder hydrogeler för applikationer som t.ex sårförband. Men robotingenjörer har också varit intresserade av att använda hydrogel för att göra mjuka robotar– kolla bara in den här fiffiga läkemedelsleveransen manetliknande aquabot från 2008. Naturligtvis omarbetas och optimeras designen av sådana robotar alltid.
[Related: A tuna robot reveals the art of gliding gracefully through water]
De nya, fritt flytande botarna från Korea University och Ajou University-teamet har porösa hydrogelpaddlar som är belagda med en väv av nanopartiklar, eller ”rynkiga nanomembranelektroder.” Elektronik ombord krymptes ner till storleken av ett öre i robotens kropp. Inuti kroppen finns ett ställdon, eller motor, som kan applicera olika spänningar av elektrisk potential över hydrogelen. För att flytta roboten kan forskare ändra ett externt elektriskt fält för att inducera elektroosmosdriven hydraulisk pumpning – där laddade ytor kan förändra vattenflödet runt den.
”Särskilt kan våra mjuka aquabots baserade på WNE-aktuatorer konstrueras utan någon högspänningsomvandlare och konventionellt transmissionssystem, vilket avsevärt har begränsat miniatyriseringen av mjuka robotar”, skrev forskarna. ”Men för att vara ett helt autonomt robotsystem bör avkänningskomponenter integreras ytterligare för att känna igen robotens position och orientering. Vi tror att vårt tillvägagångssätt kan ge en grund för att utveckla lätta, högpresterande mjuka ställdon och robotar i liten skala som kräver en mängd olika rörelser under elektrisk stimuli.”
Se den lilla akvaboten i rörelse nedan: