Forskare vid IIT-Istituto Italiano di Tecnologia skapade den första mjuka roboten som härmar växtrankor. Den kan krulla och klättra med samma fysiska principer som bestämmer vattentransport i växter. Forskargruppen leds av Barbara Mazzolai, och resultaten har publicerats i Naturkommunikation . I framtiden, denna ranka-liknande mjuka robot kan inspirera utvecklingen av bärbara enheter som mjuka hängslen som aktivt förändrar sin form.

Forskarna hämtade inspiration från växter och deras rörelser. Växters rörlighet är förknippad med tillväxt eftersom de kontinuerligt anpassar sin morfologi till den yttre miljön. Till och med växtorganen som exponeras för luften kan utföra komplexa rörelser som att löven stängs hos köttätande växter eller tillväxten av rankor i klätterväxter, som kan slingra sig runt yttre stöd för att gynna växtens tillväxt, och rulla upp om stöden inte är tillräckliga.

Forskarna studerade de naturliga mekanismerna genom vilka växter utnyttjar vattentransport i sina celler, vävnader och organ att röra sig, och replikerade det i en konstgjord ranka. Den hydrauliska principen kallas "osmos, " och är baserad på närvaron av små partiklar i cytosolen, den intracellulära växtvätskan.

Med utgångspunkt från en enkel matematisk modell, forskarna förstod först hur stor en hydrauliskt driven mjuk robot borde vara. De utvecklade en ranka-formad robot med förmågan att utföra reversibla rörelser, som riktiga växter gör. Den mjuka roboten är gjord av ett flexibelt PET-rör som innehåller en vätska med elektriskt laddade partiklar (joner). Drivs av ett 1,3 volt batteri, dessa partiklar attraheras och immobiliseras på ytan av flexibla elektroder vid botten av rankan; deras rörelse orsakar vätskans rörelse, som flyttar roboten. Att gå tillbaka, de elektriska ledningarna kopplas bort från batteriet och sammanfogas.

Möjligheten att utnyttja osmos för att aktivera reversibla rörelser har demonstrerats för första gången. Med ett vanligt batteri och flexibla tyger, dessutom, föreslår möjligheten att skapa mjuka robotar som lätt kan anpassas till den omgivande miljön, med potential för förbättrad och säker interaktion med föremål eller levande varelser. Möjliga tillämpningar sträcker sig från bärbara teknologier till utveckling av flexibla robotarmar för utforskning. Utmaningen att imitera växters förmåga att röra sig i föränderliga och ostrukturerade miljöer har precis börjat.