Forskare Skapar Självdrivna, Vattenbaserade Robotar Som Kan Köras Utan Elektricitet

Forskare vid Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) och University of Massachusetts Amherst har utvecklat den första självdrivna, vattenbaserade roboten som kan köras kontinuerligt utan elektricitet. 

Forskningen publicerades i tidskriften Nature Chemistry.

”Vatten-Gående” Robotar

Dessa ”vatten-gående” flytande robotar kan dyka ner under vatten för att hämta värdefulla kemikalier innan de återvänder till ytan för att leverera dem om och om igen. 

Detta är den första tekniken av sitt slag som kan köras kontinuerligt utan elektrisk ingång. Den kan potentiellt användas som ett automatiserat kemiskt syntes- eller läkemedelsleveranssystem för läkemedel.

Tom Russell är senior författare till forskningen, en gästforskare och professor i polymervetenskap och teknik från University of Massachusetts Amherst. Han leder programmet Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids i Berkeley Lab’s Materials Sciences Division.

”Vi har brutit ett hinder i designen av ett flytande robotsystem som kan fungera autonomt genom att använda kemi för att kontrollera ett objekts flytförmåga”, sa Russell.

Enligt Russell hjälper tekniken avsevärt till att utveckla ”liquibots”, som är en familj av robotenheter. Tidigare har forskare visat att dessa liquibots kan utföra en uppgift autonomt, men bara en gång. Andra kan utföra en uppgift kontinuerligt, men de kräver elektricitet för att fungera.

”Vi behöver inte tillhandahålla elektrisk energi eftersom våra liquibots får sin kraft eller ’mat’ kemiskt från den omgivande medien”, sa Russell.

Att Köra Experimenten

Russell och den första författaren Ganhua Xie körde en serie experiment i Berkeley Lab’s Material Sciences Division. Xie är en tidigare postdoktorand vid Berkeley Lab och nu en professor vid Hunan University i Kina. 

Genom dessa experiment lärde sig paret att ”mata” liquibots med salt gör dem tyngre eller tätare än den flytande lösningen som omger dem.

Medförfattarna Paul Ashby och Brett Helms vid Berkeley Lab’s Molecular Foundry genomförde ytterligare experiment som visade hur liquibots transporterar kemikalier fram och tillbaka.

Liquibots är bara 2 millimeter i diameter, och eftersom de är tätare än lösningen, klusterar de i mitten av den och fyller sig med utvalda kemikalier. Detta resulterar i en reaktion som genererar syreblåsor, som lyfter liquiboten till ytan. En annan reaktion äger rum som drar liquibots till kanten av behållaren, där de kan lossa sin last.

Denna process upprepas om och om igen.

Liquibots kan utföra en mängd olika uppgifter samtidigt beroende på deras sammansättning. Medan vissa kan upptäcka olika typer av gas i miljön, kan andra reagera på specifika typer av kemikalier. 

Förutom dessa tillämpningar kan liquibots också möjliggöra autonoma, kontinuerliga robotiska system som används i läkemedelsupptäckt eller läkemedelssyntesapplikationer. 

Teamet kommer nu att skala upp tekniken för större system samtidigt som de undersöker hur man kan göra den fungera på fasta ytor.