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依靠表面張力及異丙醇運(yùn)動的機(jī)器人水黽

來源:cnBeta 瀏覽 1602 次 發(fā)布時間:2021-11-08

你可能認(rèn)為水黽昆蟲只是通過擺動它們的腿在水面上移動,但實(shí)際上它們利用的是所謂的馬拉戈尼效應(yīng)??茖W(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)在一個微小的、無聲的水黽機(jī)器人中利用了這種現(xiàn)象。馬拉戈尼效應(yīng)被定義為由于表面張力的梯度而沿著兩種液體之間的界面進(jìn)行的質(zhì)量轉(zhuǎn)移。



水黽通過分泌稱為脂質(zhì)的不溶于水的化合物來利用它,以此來創(chuàng)造一種表面張力的不平衡,然后拉動它們前進(jìn)。在Hassan Masoud助理教授的領(lǐng)導(dǎo)下,密歇根技術(shù)大學(xué)的一個團(tuán)隊(duì)建造了一個小型機(jī)器人以同樣的方式工作。


該裝置被放置在了一組并排的浮橋上。不過,它沒有使用脂質(zhì)來推進(jìn),而是通過控制異丙醇的釋放來創(chuàng)造表面張力的不平衡。


這些液體被裝在機(jī)器人的圓柱形身體里并從后面的水平旋轉(zhuǎn)噴嘴中噴出。通過遠(yuǎn)程控制該噴嘴的方向,研究人員可以實(shí)時引導(dǎo)機(jī)器人。它的速度是通過改變酒精的流速來控制的。


在該機(jī)器人目前的化身中,它的最高速度約為每秒100毫米,每毫升異丙醇的燃料效率約為600毫米??茖W(xué)家們正在努力改善這兩個數(shù)字,希望該技術(shù)有朝一日能在如野生動物觀察或難以進(jìn)入的地點(diǎn)的環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用中找到用途,甚至有可能自主的機(jī)器人“群”可以共同完成此類任務(wù)。


最近在《Bioinspiration&Biomimetics》上發(fā)表的一篇論文中描述了這種機(jī)器人,在下面的視頻中則可以看到它的行動。

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