Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA) e o California NanoSystems Institute em Los Angeles desenvolveram recentemente um robô de natação suave baseado em um oscilador de hidrogel autossustentável. Este robô, apresentado em um artigo publicado em Ciência Robótica , opera sob entrada de luz constante sem a necessidade de uma bateria.

"Quando eu iluminei um soft, pilar de hidrogel de resposta rápida, Observei que o pilar começou a oscilar em torno do feixe óptico, "Yusen Zhao, um Ph.D. aluno envolvido na pesquisa, disse. "Pareceu muito intrigante para mim, e me perguntei:como uma entrada constante pode produzir uma saída intermitente? Em que condições a oscilação acontece? Seria poderoso o suficiente para impulsionar e nadar na água, e eventualmente levar a velas solares? Com essas perguntas, Continuei os estudos sistemáticos com o objetivo de atingir esses objetivos. "

Zhao e seus colegas desenvolveram um oscilador macio feito de um gel macio responsivo à luz, que é moldado na forma de um pilar ou tira. Quando a luz atinge um ponto deste pilar de gel, é automaticamente absorvido e convertido em calor. O ponto aquecido localmente no robô faz com que ele ejete um pouco de sua água e encolha de volume, resultando em sua cauda curvada em direção à fonte de luz.

"Depois que ele se dobra, a própria cauda bloqueia a luz, "Zhao explicou." Assim, o ponto sombreado esfria instantaneamente e aumenta de novo, o que faz com que a cauda desça novamente. Este processo se repete rapidamente, resultando em um movimento oscilante que dura enquanto a luz se aplica. "

Como o pilar de gel é feito para ser composicionalmente homogêneo e geometricamente simétrico, é capaz de responder à luz de direções arbitrárias, que pode cobrir quase todo o espaço 3-D. O oscilador apresenta graus de liberdade quase infinitos, uma vantagem importante para a robótica.

Os pesquisadores avaliaram seu robô nadador com seu corpo flutuando na superfície da água e sua cauda abaixo da linha d'água para verificar a eficácia de seu projeto. Eles descobriram que quando a luz brilhou na cauda do robô, oscilou para cima e para baixo, em última análise, fazendo com que o robô nade para longe da luz. Esta característica única de se mover seguindo a direção de uma fonte de luz imitou os comportamentos de fototaxia de muitos animais vivos, como plâncton e mariposas, fornecendo um meio útil de navegação e manobra via controle remoto.

"A beleza do robô macio é a simplicidade de seu design, "Ximin He, Supervisor de Zhao no estudo, disse TechXplore. “Todo o robô é feito de um único hidrogel homogêneo, o que simplifica extremamente a fabricação e torna-a de baixo custo. "

Para fabricar o oscilador de hidrogel autossustentável e torná-lo na forma desejada, os pesquisadores injetaram a solução precursora em um molde predefinido, O gel curado por UV, e retirou-o do molde. Como o princípio por trás da realização do robô é muito geral e amplamente aplicável, o oscilador pode ser construído com vários materiais.

"É emocionante ter descoberto um novo princípio universal de geração de movimento oscilatório com fonte de energia ambiental, "Ele disse." Com isso, percebemos que estímulos ambientais constantes, como luz, pode gerar oscilação poderosa com um material tão simples para propulsionar e se mover na água, guiado pela luz direcionalmente. Isso fornece um meio geral de colher e converter energia ambiental em energia cinética e muitas outras formas de energia para realizar um trabalho significativo. "

Em seu estudo, Zhao, Ele e seus colegas revelaram uma nova metodologia para gerar movimentos oscilatórios usando fontes naturais de energia. Os pesquisadores que adotam esta metodologia para construir osciladores podem escolher entre uma ampla gama de materiais responsivos a estímulos, de acordo com o tipo de energia que desejam colher.

O robô nadador criado pelos pesquisadores é movido por foto-oscilação, e seus movimentos são guiados por luz constante; portanto, é desamarrado, sem bateria e inteligente. É um dos primeiros robôs totalmente soft já desenvolvidos que também é leve, baixo custo e fácil implantação.

"Agora planejamos otimizar ainda mais os materiais para poder oscilar em condições mais amplas, como temperatura, comprimentos de onda de luz, etc, "Zhao disse." Também estamos procurando por mais aplicativos, como detecção de sinal, captação de energia, e outros movimentos robóticos. "

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