浮遊型ソフトロボットが水から油と汚染物質を除去できる

カリフォルニア大学リバーサイド校のエンジニアたちは、海上の油流出や飲料水からの汚染物質の除去に役立つ浮遊型ロボットフィルムを開発しました。

この新しいフィルムは、光によって動作し、水によって動かされ、リチャージの必要がない遠隔地で無限に展開できます。

この研究は、Science Roboticsに掲載されています。

持続可能なソフトロボット

UCリバーサイドの化学者であるZhiwei Liは、「私たちの動機は、ソフトロボットを持続可能にし、環境の変化に適応できるようにすることでした。太陽光を使用することで、機械は持続可能になり、追加のエネルギー源は必要ありません。また、フィルムは再利用可能です」と述べています。

このフィルムは、水上を移動できる水生昆虫の一種にちなんでNeusbotと命名されています。Neusbotは、水上を移動する動きを再現することができ、これは従来のフィルムでは実現できませんでした。

これは、光に反応して曲げられる最初のフィルムではありませんが、以前のバージョンはNeusbotのように調整可能な機械的振動を生成することができませんでした。Neusbotはこの動きを使用して、任意の水面で動作できます。

「光を使用して制御可能な動きを実現する方法はほとんどありません。私たちは、蒸気エンジンのように動作する三層フィルムを使用してこの問題を解決しました」とLiは述べています。

光を動力源とする

Neusbotは、初期の蒸気機関車と同様の原理を使用して動作しますが、蒸気エンジンの場合と異なり、動きを生み出すために蒸気ではなく光を使用します。

フィルムの中央層は多孔質で、水、鉄酸化物、銅ナノロッドを保持できます。ナノロッドは光エネルギーを熱に変換し、水を蒸発させ、水面上でパルス状の動きを生み出します。

Neusbotは、下層が疎水性であるため、海洋の波によって動かされることはありません。つまり、常に水面に浮かび上がります。ナノ材料は、高い塩分濃度に耐えることもできます。

「高塩濃度環境での安定性については自信を持っています」とLiは述べています。

Neusbotの方向は、光源の角度を変更することで制御できます。太陽光の力でロボットは前進し、追加の光源を使用することで、Neusbotは泳ぎ、清掃を行うことができます。

現在のバージョンには3層があり、チームは将来的に、油やその他の化学物質を吸収できる4層をテストしたいと考えています。

「通常、人々は油流出現場に船を送り、手作業で清掃します。Neusbotは、水面上でロボット掃除機のように作業できます」とLiは述べています。

チームはまた、ロボットの振動モードをより正確に制御し、より複雑な動きを与えることも試みたいと考えています。

「これらのロボットが以前のバージョンでは達成できなかった多くのことを実現できることを示したい」とLiは結論付けました。