中科院開發出多功能光驅動、多場景應用仿生機器人

【環球網科技綜合報道】7月18日消息，記者從中科院官網瞭解到，生命有機體通過自主反饋和有效的運動策略表現出獨特能力，如蚯蚓爬行、魚的遊動和跳躍等，這種動態適應性激發了科學家們尋找類似的運動機制應用於仿生機器人領域。但大多數驅動器功能單一、應用場景有限，影響其進一步的開發和利用。因此，開發出適用於多場景應用、多功能驅動的響應性驅動器件具有重要意義。 

受彈塗魚陸地爬行、液麪遊動和跳躍的啓發，中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室研究員周峯團隊與煙台先進材料與綠色製造山東省實驗室、北京理工大學等合作，開發出一種內置多孔結構的多功能光驅動和多場景應用的仿生機器人。在光刺激下，驅動薄膜可以迅速在水面遊動，這是由於受光熱效應的影響，薄膜周圍液體表面張力變小，形成梯度張力，驅使薄膜向高表面張力區域移動，即馬蘭戈尼效應。研究人員使用ANSYS軟件建立有限元模型，模擬並計算了薄膜的温度和應力場，證實了該現象的合理性。

通過合理的設計和對光的有效控制，驅動薄膜可以在水面上沿預先設計的路線完成直線、轉彎、旋轉和後退等運動），也可以在固定光源照射下像遊輪螺旋槳一樣自行旋轉運動，驅動薄膜還可以克服乙醇溶液的阻力，完成液下爬行。在光刺激下，驅動器可以在極短響應時間（400ms）內從液體介質跳躍到空氣中，最高速度為2m/s，高度可達14.3cm。 

研究人員研製的驅動薄膜可以像彈塗魚一樣具備在空氣介質中彎曲、空氣/液體界面遊動、液體介質跳躍等行為。這種兼具多功能驅動行為和多場景應用特性的驅動器對光響應材料的簡單模塊化結合具有重要意義，可供仿生驅動器的進一步開發和在微型機器人、傳感器和響應性運動等領域的應用參考和借鑑。 

據悉，相關研究成果以“Toward a Multifunctional Light-Driven Biomimetic Mudskipper-Like Robot for Various Application Scenarios”為題發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。