Forskere utvikler selvdrivende, vannbasert robot som kan kjøre uten strøm

Forskere ved Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) og University of Massachusetts Amherst har utviklet den første selvdrivende, vannbaserte roboten som kan kjøre kontinuerlig uten strøm. 

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Nature Chemistry.

“Vann-gående” roboter

Disse “vann-gående” væske-robotene kan dykke ned i vannet for å hente verdifulle kjemikalier før de kommer til overflaten igjen for å levere dem gjentatte ganger. 

Dette er den første teknologien av sitt slag som kan kjøre kontinuerlig uten elektrisk innputt. Den kunne potensielt brukes som et automatisert kjemisk syntese- eller legemiddelleveringssystem for legemidler.

Tom Russell er hovedforfatter av forskningen, en besøkende fakultetsforsker og professor i polymervitenskap og -teknologi fra University of Massachusetts Amherst. Han leder programmet Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids i Berkeley Lab’s Materials Sciences Division.

“Vi har brutt en barriere i å designe et væske-robot-system som kan operere autonomt ved å bruke kjemi til å kontrollere et objekts flyteevne,” sa Russell.

Ifølge Russell hjelper teknologien betydelig med å fremme “liquibots”, som er en familie av robotenheter. Tidligere har forskere vist at disse liquibots kan utføre en oppgave autonomt, men bare en gang. Andre kan utføre en oppgave kontinuerlig, men de krever strøm for å operere.

“Vi trenger ikke å tilføre elektrisk energi fordi våre liquibots får sin kraft eller ‘mat’ kjemisk fra den omgivende mediet,” sa Russell.

Å kjøre eksperimentene

Russell og første forfatter Ganhua Xie kjørte en rekke eksperimenter i Berkeley Lab’s Material Sciences Division. Xie er en tidligere postdoktorand ved Berkeley Lab og nå professor ved Hunan University i Kina. 

Gjennom disse eksperimentene lærte de at “å mate” liquibots salt gjør dem tyngre eller tettere enn den omgivende væsken.

Medforfatterne Paul Ashby og Brett Helms ved Berkeley Lab’s Molecular Foundry utførte ytterligere eksperimenter som viste hvordan liquibots transporterer kjemikalier frem og tilbake.

Liquibots er bare 2 millimeter i diameter, og siden de er tettere enn løsningen, samler de seg i midten av den og fyller seg med valgte kjemikalier. Dette resulterer i en reaksjon som genererer oksygenbobler, som løfter liquibot til overflaten. En annen reaksjon finner sted som trekker liquibots til kanten av beholderen, der de kan losse lasten sin.

Dette prosessen skjer om og om igjen.

Liquibots kan fullføre en rekke oppgaver samtidig avhengig av deres formulering. Mens noen kunne detektere forskjellige typer gass i miljøet, kunne andre reagere på bestemte typer kjemikalier. 

Foruten disse anvendelsene kunne liquibots også muliggjøre autonome, kontinuerlige robot-systemer som brukes i legemiddelfunn eller legemiddelsyntese-applikasjoner. 

Teamet vil nå se på å skalerer opp teknologien for større systemer samtidig som de utforsker hvordan å få den til å fungere på faste overflater.