Flytande mjuka robotar kan avlägsna olja och föroreningar från vatten

Ingenjörer vid University of California – Riverside har skapat en flytande, robotisk film som kan tränas för att rengöra oljeutsläpp till havs eller avlägsna föroreningar från dricksvatten.

Den nya filmen, som drivs av ljus och bränsle från vatten, kan deployeras under obestämd tid för att rengöra avlägsna områden. Detta är avgörande med tanke på att många av dessa områden inte har någon möjlighet till omladdning.

Forskningen publicerades i Science Robotics.

Hållbara mjuka robotar

Zhiwei Li är en kemist vid UCR.

“Vår motivation var att göra mjuka robotar hållbara och kunna anpassa sig till förändringar i miljön. Om solljus används som kraftkälla är maskinen hållbar och kräver inte ytterligare energikällor”, sa Li. “Filmen är också återanvändbar.”

Filmen kallas Neusbot, uppkallad efter en kategori av djur som inkluderar vattenstridare. Insekter som dessa kan röra sig längs ytan av sjöar och långsamt rinnande strömmar med hjälp av en pulserande rörelse, som är vad forskarna kunde replikera med Neusbot.

Detta är inte den första filmen som böjer sig i svar på ljus, men tidigare versioner har inte kunnat generera den justerbara och mekaniska oscillationen som Neusbot kan. Genom att använda denna rörelse kan den fungera på vilken vattenyta som helst.

“Det finns inte många metoder för att uppnå denna kontrollerbara rörelse med hjälp av ljus. Vi löste problemet med en tredubbel film som beter sig som en ångmaskin”, sa Li.

Ljus som kraftkälla

Neusbot använder ett liknande princip som tidiga tåg för att driva det. Men istället för att använda ånga från kokande vatten för att driva dess rörelse, förlitar det sig på ljus som kraftkälla.

Mittlagret i filmen är poröst och kan hålla vatten, samt järnoxid och kopparnanorör. Ljusenergi omvandlas till värme tack vare nanorören, som ångar upp vattnet och driver den pulserande rörelsen över vattenytan.

Neuroboten är också immun mot att en havsvåg överväldigar den på grund av att den nedre lagret är hydrofobt. Detta innebär att den alltid kommer att flyta tillbaka till ytan. Nanomaterialen kan också motstå höga saltkoncentrationer utan att skadas.

“Jag är övertygad om deras stabilitet i höga saltsituationer”, sa Li.

Neusobots riktning styrs genom att ändra vinkeln på dess ljuskälla. Med solens kraft rör sig roboten framåt, men med en ytterligare ljuskälla kan Neuroboten kontrolleras för att simma och rengöra.

Den nuvarande versionen har tre lager, och teamet vill så småningom testa ett fjärde lager som kan absorbera olja eller andra kemikalier.

“Vanligtvis skickar man fartyg till platsen för en oljeutsläpp för att rengöra för hand. Neusbot kunde göra detta arbete som en robotdammsugare, men på vattenytan”, sa Li.

Teamet vill också försöka kontrollera robotens oscillationsläge mer exakt, samt ge den mer komplex rörelse.

“Vi vill visa att dessa robotar kan göra många saker som tidigare versioner inte har uppnått”, avslutade Li.