Forskere skaper selvdrivende, vannbasert robot som kjører uten elektrisitet

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 elektrisitet. 

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Nature Chemistry.

“Vann-gående” roboter

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

Dette er den første teknologien av sin type 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 demonstrert at disse liquibots kan utføre en oppgave autonomt, men bare en gang. Andre kan utføre en oppgave kontinuerlig, men de krever elektrisitet for å fungere.

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

https://www.youtube.com/watch?v=BdS72O2c9nQ

Å kjøre eksperimentene

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

Gjennom disse eksperimentene, lærte paret at “å mate” liquibots salt gjør dem tyngre eller tettere enn den omgivende væske-løsningen.

Med-investigatorer Paul Ashby og Brett Helms ved Berkeley Lab’s Molecular Foundry utførte ytterligere eksperimenter som demonstrerte 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 oksygen-bobler, som løfter liquibot til overflaten. En annen reaksjon finner sted som trekker liquibots til kanten av beholdere, hvor de kan losse lasten sin.

Denne prosessen skjer om og om igjen.

Liquibots kunne fullføre en rekke oppgaver samtidig avhengig av deres formulering. Mens noen kunne detektere ulike 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 legemiddelforskning eller legemiddelsyntese-applikasjoner. 

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