仙女般的机器人借助风和光的力量飞行

刺激响应聚合物的发展为下一代小型、无线控制的软体机器人带来了大量与材料相关的机会。一段时间以来，工程师们已经知道如何使用这些材料制造可以行走、游泳和跳跃的小型机器人。到目前为止，还没有人能让它们飞起来。

坦佩雷大学轻型机器人小组的研究人员目前正在研究如何让智能材料飞起来。研究院研究员兼课题组长曾浩和博士研究员杨建峰为他们的项目FAIRY——基于光响应材料组装的飞行航空机器人提出了新的设计。他们开发了一种聚合物组装机器人，它可以靠风飞行并由光控制。

“优于天然种子，这种人造种子配备了软致动器。致动器由光响应液晶弹性体制成，可在可见光激发下引起刷毛的打开或关闭动作，”Hao Zeng 解释道。

人造仙女光控

曾和杨开发的人造仙女具有几个仿生特征。由于其高孔隙率 (0.95) 和重量轻 (1.2 mg) 的结构，它可以很容易地漂浮在风向的空气中。更重要的是，稳定的分离涡环产生使得长距离风力辅助旅行成为可能。

“仙女可以由光源供电和控制，例如激光束或 LED，”曾说。

这意味着光可以用来改变微小的蒲公英种子状结构的形状。仙女可以通过改变形状来手动适应风向和风力。光束也可用于控制聚合物组件的起飞和降落动作。

农业中的潜在应用机会

接下来，研究人员将专注于提高材料的敏感性，使该设备能够在阳光下运行。此外，他们还将扩大结构，使其能够携带 GPS 和传感器等微电子设备以及生化化合物。

据 Zeng 说，还有更重要的应用潜力。

“这听起来像科幻小说，但我们研究中包含的概念验证实验表明，我们开发的机器人为适用于人工授粉的现实应用迈出了重要一步，”他透露道。

未来，数百万携带花粉的人工蒲公英种子可以通过自然风自由传播，然后通过光引导到特定区域的树木等待授粉。

“这将对全球农业产生巨大影响，因为全球变暖导致传粉媒介丧失已成为对生物多样性和粮食生产的严重威胁，”曾说。

挑战仍有待解决

但是，首先需要解决许多问题。例如，如何精确控制着陆点，如何重复使用设备并使其可生物降解?这些问题需要与材料科学家和微型机器人研究人员密切合作。

FAIRY项目于2021年9月启动，将持续到2026年8月，由芬兰科学院资助。飞行机器人是与马普智能系统研究所(德国)的Wenqi Hu博士和阿尔托大学的Hang Zhang博士合作研究的。

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