Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Bắc Carolina đã tạo ra một robot mềm hình vòng có khả năng bò trên các bề mặt khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc ánh sáng hồng ngoại. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng những “ringbot” này có khả năng kéo một trọng tải nhỏ trên bề mặt — trong không khí xung quanh hoặc dưới nước, cũng như đi qua một khoảng trống hẹp hơn kích thước vòng của nó.
Các ringbot được làm bằng chất đàn hồi tinh thể lỏng ở dạng dải ruy băng có vòng, giống như một chiếc vòng tay. Khi bạn đặt ringbot trên một bề mặt có nhiệt độ ít nhất là 55 độ C (131 độ F), nóng hơn không khí xung quanh, phần dải băng tiếp xúc với bề mặt sẽ co lại, trong khi phần dải băng tiếp xúc với không khí thì không. không phải.
>> Tham khảo: Công nghệ mới trên chip tạo ra các xung cực nhanh.
Tương tự như vậy, khi các nhà nghiên cứu chiếu ánh sáng hồng ngoại vào ringbot, phần dải băng tiếp xúc với ánh sáng sẽ co lại, trong khi phần được che chắn khỏi ánh sáng thì không. Điều này cũng gây ra một chuyển động lăn trong dải băng.
Về mặt thực tế, điều này có nghĩa là ringbot đang bò sẽ di chuyển từ dưới lên khi được đặt trên bề mặt nóng. Nhưng khi tiếp xúc với ánh sáng hồng ngoại, chuyển động bắt đầu từ trên xuống.
Một trong những điều thúc đẩy chuyển động liên tục này là thực tế là các ringbot có thể phân đôi, nghĩa là có hai hình dạng khi nó ở trạng thái nghỉ. Nếu dải băng bắt đầu xoắn, nó sẽ bật trở lại hình dạng ban đầu hoặc chuyển sang trạng thái có thể phân hủy khác.
Hình ảnh một chiếc vòng tay cao su có hình dạng như một dải ruy băng. Nếu bạn gập hai đầu vòng tay về phía trước một chút rồi buông ra, nó sẽ liền lại như ban đầu. Nhưng nếu bạn gập các đầu đủ xa, nó sẽ bị bung ra — về cơ bản là gập vòng tay từ trong ra ngoài.
>> Tham khảo: Chất xúc tác có liên quan tối đa đến việc sản xuất hóa chất và lưu trữ năng lượng bằng hydro.
Trong trường hợp của ringbot, quá trình “gấp” được thực hiện bằng cách sử dụng nhiệt liên tục hoặc ánh sáng hồng ngoại, khiến chất đàn hồi co lại và xoay. Nếu rô-bốt vòng đối xứng, điều này về cơ bản sẽ khiến nó nhảy tại chỗ.
Jie Yin, tác giả tương ứng của một bài báo về công trình và là phó giáo sư về kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại NC cho biết: “Nhưng bằng cách thiết kế hình dạng của vòng lặp, sao cho một bên của vòng xoắn vĩnh viễn, cấu trúc không đối xứng”. Tiểu bang. “Điều này có nghĩa là vòng tiếp xúc với nhiệt hoặc ánh sáng hồng ngoại không đều, khiến robot mềm di chuyển ngang trên bề mặt.”
Khi được đặt trên một bề mặt nóng, kết quả cuối cùng là ringbot đang bò sẽ tự kéo về phía trước. Nhưng khi tiếp xúc với ánh sáng hồng ngoại, ringbot đang bò sẽ tự đẩy mình về phía trước. Hãy nghĩ về nó như dẫn động cầu trước so với dẫn động cầu sau.
>> Tham khảo: Thảm thực vật ở Bắc Cực có tác động lớn đến sự nóng lên.
Trong các cuộc trình diễn, ringbot có khả năng kéo một trọng tải nhỏ và hoạt động cả trong không khí xung quanh và dưới nước.
Các nhà nghiên cứu cũng chứng minh rằng một ringbot có thể điều chỉnh hình dạng cơ thể của nó để chui qua một không gian hạn chế hẹp hơn 30% so với đường kính của ringbot. Và khi khoảng cách quá hẹp để robot mềm đi qua, nó sẽ tự chuyển hướng để di chuyển ra khỏi khoảng trống.
Yao Zhao, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Yin, cho biết: “Đây là một bước tiến cơ bản, không phải là thứ được thiết kế với mục đích ứng dụng cụ thể. “Chúng tôi đang chứng minh những gì có thể đạt được khi ‘trí thông minh vật lý’ được đưa vào vật liệu và thiết kế của chính cấu trúc, cho phép nó di chuyển và điều hướng không gian mà không cần đầu vào máy tính.”
>> Tham khảo: Phương pháp dễ dàng và rẻ tiền để liên kết các phân tử khác với trình tự DNA.
Bài báo, “Động tác tự duy trì thúc đẩy nhảy và chuyển động tự động trong các vòng lượn sóng đứng tự do,” được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials. Tác giả đầu tiên của bài báo là Yao Zhao, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại NC State. Bài báo được đồng tác giả bởi Yaoye Hong và Fangjie Qi, Ph.D. sinh viên tại NC State; Yinding Chi, một tiến sĩ gần đây. tốt nghiệp NC State; và Hao Su, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại NC State.
Công việc được thực hiện với sự hỗ trợ của Quỹ khoa học quốc gia theo các khoản tài trợ 2005374, 2126072 và 2026622.
