При весе всего 1,2 миллиграмма новый робот под названием FAIRY (от Flying Aero-robots на основе сборки материалов, реагирующих на свет) является первым летающим роботом, основанным на мягких материалах, реагирующих на свет. Благодаря своему малому весу робот может легко взлетать в воздух, а также может питаться и управляться источником света, например, лазерным лучом или светодиодом.
Разработка чувствительных полимеров ускорилась в последние годы. Благодаря этому можно было создавать небольшие беспроводные роботы следующего поколения с «мягкими» телами. Предыдущие проекты показали, что эти типы роботов могут эффективно двигаться, прыгать и плавать. Теперь финские исследователи пошли еще дальше и заставили роботов летать.
Исследователи из группы Light Robots из Университета Тампере разработали крошечного робота в рамках проекта под названием «FAIRY-Flying Aero-robots на основе сборки светочувствительных материалов», за которым наблюдали Хао Цзэн и Цзяньфэн Ян. - Наш робот лучше своих собратьев. Мы оснастили его мягким приводом из светочувствительного жидкокристаллического эластомера, который реагирует на свет, — объясняет Хао Цзэн.
Результаты и описание исследования были опубликованы в журнале «Advanced Science» ( DOI: 10.1002/advs.202206752 ).
Робот-фея, управляемый светом
Искусственная «фея», разработанная Цзэном и Яном, имеет несколько необычных особенностей. Благодаря высокой пористости и легкости он может легко парить в воздухе. Его конструкция позволяет путешествовать на большие расстояния с помощью ветра. «Наш робот может питаться и управляться светом, например лазером или светодиодным лучом», — говорит Цзэн. Существует уровень роботизированного управления, поскольку форма летательного аппарата может быть скорректирована, чтобы сформировать парус. Однако это робот, которым нельзя управлять напрямую, как, например, дроном.
Робот сделан из щетины, а толщина отдельных волокон всего 14 микрон. Щетинки соединены с приводом из жидкокристаллического эластомера, который открывается и закрывается в ответ на свет.
Новое исследование показывает, что свет можно использовать для изменения формы крошечной структуры, похожей на семена одуванчика, которая вдохновила создателей робота. «Робот-фея» может подстраиваться под направление и силу ветра, изменяя свою форму. Световой луч также можно использовать для управления взлетом и посадкой.
Теперь исследователи хотят сосредоточиться на улучшении чувствительности материала, что позволит ему работать при полном солнечном свете. Они также хотят увеличить всю конструкцию, чтобы она могла нести микроэлектронные устройства, такие как GPS, различные датчики и биохимические соединения. По словам Цзэна, есть потенциал для многих других приложений.
Научная фантастика в реальности
«Звучит как научная фантастика, но эксперименты показывают, что разработанный нами робот — важный шаг к реалистичным решениям, подходящим, например, для искусственного опыления», — утверждает Цзэн.
В будущем миллионы таких крошечных роботов смогут свободно разноситься ветром, а затем, управляемые светом, достигать участков с растениями, ожидающими опыления. Это окажет огромное влияние на сельское хозяйство во всем мире. По словам Цзэна, потеря опылителей из-за глобального потепления стала серьезной угрозой для биоразнообразия и производства продуктов питания.
Тем не менее, многие проблемы должны быть решены в первую очередь. Исследователи не знают, как точно контролировать место посадки и как повторно использовать устройства и сделать их биоразлагаемыми. Это требует сотрудничества с исследователями из многих областей.