Forskare vid fakulteten för fysik vid universitetet i Warszawa, Polen, använde flytande kristall-elastomerteknologi för att demonstrera en bioinspirerad mikrorobot som kan efterlikna den vidhäftande rörelsen hos sniglar och sniglar i naturlig skala. Den 10 millimeter långa mjuka roboten skördar energi från en laserstråle och kan krypa på horisontella ytor, klättra på vertikala väggar och ett upp och nedvänt glastak.

Att krypa genom resande deformation av en mjuk kropp är ett utbrett rörelsesätt – från mikroskopiska nematoder till daggmaskar till snäckor – djur över skalor använder det för att röra sig på olika sätt. ofta utmanande miljöer. Sniglar, särskilt, använd slem - en hal, vattenhaltig sekretion – för att kontrollera interaktionen mellan deras ventrala fot och ytan. Deras vidhäftande rörelse har några unika egenskaper:den kan användas på olika ytor, inklusive trä, metall, glas, teflon (PTFE) eller sand i olika konfigurationer, inklusive att krypa upp och ner. För robotik, låg komplexitet hos en enda kontinuerlig fot kan erbjuda motståndskraft mot ogynnsamma yttre förhållanden och slitage, medan den konstanta kontakten med marken kan ge höga marginaler för brottmotstånd. Självhäftande förflyttning i robotar har hittills begränsats till externt drivna, centimeterskala demonstratorer med elektromekaniska drivenheter.

Flytande kristallina elastomerer (LCE) är smarta material som kan uppvisa makroskopiska, snabb, reversibel formförändring under olika stimuli, inklusive belysning med synligt ljus. De kan tillverkas i olika former i mikro- och millimeterskalor och, genom molekylär orienteringsteknik, kan utföra komplexa aktiveringssätt.

Forskare från University of Warszawa med kollegor från Institutionen för matematiska vetenskaper vid Xi'an Jiaotong-Liverpool University i Suzhou, Kina, har nu utvecklat en mjuk snigelrobot i naturlig skala baserad på den opto-mekaniska responsen från ett flytande kristallin elastomer kontinuerligt manöverdon. Robotdrivningen drivs av ljusinducerade resande deformationer av den mjuka kroppen och deras interaktion med det artificiella slemskiktet (glycerin). Roboten kan krypa med en hastighet av några millimeter per minut, cirka 50 gånger långsammare än sniglar av jämförbar storlek, även uppför en vertikal vägg, på ett glastak och över hinder.

"Trots den långsamma hastigheten, behov av konstant smörjning och låg energieffektivitet, vår mjuka elastomerrobot erbjuder unika insikter i mikromekanik med smarta material och kan också ge en bekväm plattform för att studera adhesiv rörelse, "säger Piotr Wasylczyk, chef för Photonic Nanostructure Facility vid Fakulteten för fysik vid universitetet i Warszawa, Polen, som ledde studien.

Forskare, som redan har demonstrerat en lättkraftig larvrobot i naturlig skala, tror att en ny generation av smarta material, tillsammans med nya tillverkningstekniker kommer snart att tillåta dem att utforska fler områden inom småskalig mjuk robotik och mikromekanik.

Forskningen om mjuka mikrorobotar och polymeraktuatorer finansieras av National Science Center (Polen) inom projektet "Micro-scale actuators based on photo-responsive polymers" och av det polska ministeriet för vetenskap och högre utbildning med "Diamentowy Grant" " tilldelas M. Rogoz.