杜克大學(xué)開發(fā)新型“蜻蜓”機(jī)器人 可檢測水中石油泄漏和高酸度等情況
據(jù)外媒New Atlas報道，從受樹懶啟發(fā)而緩慢移動的機(jī)器人，到從水中沖出、像飛魚一樣在空中翱翔的機(jī)器人，模仿現(xiàn)實(shí)世界生物行為的機(jī)器人在環(huán)境監(jiān)測方面具有令人興奮的潛力。杜克大學(xué)的一個新作品是另一個有趣的例子，其開發(fā)的DraBot機(jī)器人可效仿蜻蜓在水面上滑行，檢查是否有漏油、高酸度和其他異常情況，而且不需要攜帶任何電子設(shè)備。
這款軟體機(jī)器人長度僅為2.25英寸（5.7厘米），它的特點(diǎn)是內(nèi)部微通道網(wǎng)絡(luò)與柔性硅管相連，將空氣泵入其翅膀，通過后部的孔洞逸出，推動機(jī)器人在水中航行。可充氣的執(zhí)行器可以用來降低這些后翼，在這種情況下，氣流被阻斷，DraBot保持靜止。通過這種方式，該團(tuán)隊可以控制哪個翅膀上升和下降，從而控制機(jī)器人的行進(jìn)方向。
“讓DraBot在沒有任何電子裝置的情況下，僅使用自致動器對長距離的氣壓控制做出反應(yīng)是很困難的，”團(tuán)隊成員Ung Hyun Ko說。“這絕對是最具挑戰(zhàn)性的部分。”
為了配合他們的新機(jī)器人進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，該團(tuán)隊轉(zhuǎn)向了他們在早期研究項目中創(chuàng)造的一種自愈性水凝膠。這種材料通過在自身內(nèi)部形成新的鍵來響應(yīng)酸度的變化，然后在pH值恢復(fù)到正常水平時逆轉(zhuǎn)。該團(tuán)隊在DraBot的兩個翅膀上涂上了水凝膠，當(dāng)它進(jìn)入高酸性水中時，會使一個前翼和一個后翼融合在一起。這意味著，當(dāng)DraBot遇到較高的pH值時，它會轉(zhuǎn)圈而不是直線移動。當(dāng)這些pH值恢復(fù)正常時，融合后的翅膀就會分離，DraBot就可以再次被正確控制。
該團(tuán)隊還在DraBot中加入了海綿，并在它的翅膀上摻雜了溫度反應(yīng)材料。當(dāng)它在水中移動，遇到水面上的油污時，海綿會吸收油污，并改變顏色。當(dāng)水溫異常高時，翅膀會由紅色變成黃色。這可以讓DraBot在水面上掠過，既可以檢測和清理溢油，也可以通過水溫的變化發(fā)現(xiàn)珊瑚礁白化或藻類大量繁殖的跡象。同時，高pH值也能揭示出對包括珊瑚礁在內(nèi)的海洋生物構(gòu)成威脅的酸化水域。
該團(tuán)隊希望對DraBot進(jìn)行一系列改進(jìn)：例如給它裝上機(jī)載推進(jìn)劑，同時，團(tuán)隊還想象著增加攝像頭和傳感器，以進(jìn)一步擴(kuò)大其環(huán)境監(jiān)測能力。
“與其使用氣壓來控制翅膀，我可以設(shè)想使用某種合成生物來產(chǎn)生能量，”團(tuán)隊成員Shyni Varghese說，“這與我所從事的領(lǐng)域完全不同，所以我們必須與一些潛在的合作者進(jìn)行對話，看看有什么可能。但這也是在這樣一個跨學(xué)科項目中工作的樂趣之一。”
