Onderzoekers van de Faculteit Natuurkunde van de Universiteit van Warschau, Polen, gebruikte vloeibare kristalelastomeertechnologie om een ​​bio-geïnspireerde micro-robot te demonstreren die in staat is om de zelfklevende voortbeweging van slakken en naaktslakken op natuurlijke schaal na te bootsen. De 10 millimeter lange zachte robot haalt energie uit een laserstraal en kan op horizontale oppervlakken kruipen, klim verticale wanden en een omgekeerd glazen plafond.

Kruipen door reizende vervorming van een zacht lichaam is een wijdverbreide manier van voortbewegen - van microscopisch kleine nematoden tot regenwormen tot buikpotigen - dieren op verschillende schalen gebruiken het om zich op verschillende, vaak uitdagende omgevingen. slakken, vooral, gebruik slijm - een gladde, waterige afscheiding - om de interactie tussen hun ventrale voet en het oppervlak te regelen. Hun zelfklevende voortbeweging heeft enkele unieke eigenschappen:het kan op verschillende oppervlakken worden gebruikt, inclusief hout, metaal, glas, teflon (PTFE) of zand in verschillende configuraties, inclusief ondersteboven kruipen. Voor robotica, lage complexiteit van een enkele doorlopende voet kan weerstand bieden tegen ongunstige externe omstandigheden en slijtage, terwijl het constante contact met de grond hoge marges van faalweerstand kan bieden. Zelfklevende voortbeweging in robots is tot nu toe beperkt tot extern aangedreven, centimeter-schaal demonstratiemodellen met elektromechanische aandrijvingen.

Vloeibare kristallijne elastomeren (LCE's) zijn slimme materialen die macroscopische, snel, omkeerbare vormverandering onder verschillende stimuli, inclusief verlichting met zichtbaar licht. Ze kunnen in verschillende vormen worden vervaardigd in de micro- en millimeterschaal en, door middel van moleculaire oriëntatie-engineering, kan complexe bedieningsmodi uitvoeren.

Onderzoeker van de Universiteit van Warschau met collega's van de afdeling Wiskundige Wetenschappen aan de Xi'an Jiaotong-Liverpool Universiteit in Suzhou, China, hebben nu een zachte slakrobot op natuurlijke schaal ontwikkeld op basis van de opto-mechanische respons van een continue actuator van vloeibaar kristallijn elastomeer. De voortstuwing van de robot wordt aangedreven door door licht veroorzaakte reizende vervormingen van het zachte lichaam en hun interactie met de kunstmatige slijmlaag (glycerine). De robot kan kruipen met een snelheid van enkele millimeters per minuut, ongeveer 50 keer langzamer dan slakken van vergelijkbare grootte, ook tegen een verticale muur, op een glazen plafond en over obstakels.

"Ondanks de lage snelheid, behoefte aan constante smering en lage energie-efficiëntie, onze zachte robot van elastomeer biedt unieke inzichten in micromechanica met slimme materialen en kan ook een handig platform bieden voor het bestuderen van adhesieve voortbeweging, " zegt Piotr Wasylczyk, hoofd van de Photonic Nanostructure Facility aan de Faculteit der Natuurkunde van de Universiteit van Warschau, Polen, die de studie leidde.

onderzoekers, die al een rupsrobot op natuurlijke schaal hebben gedemonstreerd, geloven dat een nieuwe generatie slimme materialen, samen met nieuwe fabricagetechnieken zullen ze binnenkort meer gebieden van kleinschalige zachte robotica en micromechanica kunnen verkennen.

Het onderzoek naar zachte microrobots en polymere actuatoren wordt gefinancierd door het National Science Centre (Polen) binnen het project "Micro-scale actuators based on photo-responsive polymers" en door het Poolse Ministerie van Wetenschap en Hoger Onderwijs met de "Diamentowy Grant " toegekend aan M. Rogoz.