Ученые из IIT представили робота для мониторинга окружающей среды

Итальянские исследователи из Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) в Генуе создали 4D-печатного биоразлагаемого мягкого робота, который меняет форму в зависимости от изменения влажности и может перемещаться по почве. Устройство имеет большой потенциал в качестве нового инструмента для мониторинга окружающей среды.

4D-печать – это процесс использования 3D-печати для создания объектов, которые могут менять свою форму или свойства в зависимости от факторов окружающей среды, таких как свет и температура. Теперь технология была использована для создания мягкого робота, способного анализировать почву. Исследователи черпали вдохновение в структуре семян южноафриканской герани (Pelargonium appendiculatum), которые меняют форму в зависимости от влажности окружающей среды.

«Наши исследования начались с наблюдения за природой, с целью имитировать стратегии живых существ или их структуры и воспроизвести их в роботизированных технологиях с низким воздействием на окружающую среду с точки зрения энергии и загрязнения», – сказала Барбара Маццолай, автор-корреспондент исследования.

Семена южноафриканской герани используют свои гигроскопические свойства (способность поглощать водяные пары из воздуха), отделяясь при соответствующих условиях окружающей среды. После отсоединения они меняют форму и самостоятельно проникают в почву, увеличивая шансы на прорастание.

Тщательно изучив структуру и биомеханику семени растения, исследователи воспроизвели его с помощью комбинации методов 3D-печати и электроспиннинга (способа получения полимерных волокон в результате действия электростатических сил на электрически заряженную струю полимерного раствора или расплава).

Исследователи напечатали подложку из поликапролактона (PCL) методом FDM/FFF 3D-печати. Далее подложка из биоразлагаемого эфира была активирована с помощью кислородной плазмы, чтобы придать ей гидрофильные свойства. Затем на нее добавили гигроскопичные волокна, полученные методом электроформования и состоящие из полиэтиленоксидной оболочки и сердечника из нанокристаллов целлюлозы.

В ходе испытаний мягкий робот исследовал образец почвы, адаптируя свою форму для взаимодействия с ее шероховатостями и трещинами. Он был очень энергоэффективным и мог поднимать груз, примерно в 100 раз превышающий собственный вес.

«Этим последним исследованием мы еще раз доказали, что можно создавать инновационные решения, которые не только ставят перед собой задачу мониторинга благополучия нашей планеты, но и делают это, не изменяя ее», – сказал Маццолай.

Исследователи надеются, что низкая стоимость, простота конструкции и возможности сбора данных устройства будут особенно полезны в отдаленных районах. Исследование «4D Printing of Humidity-Driven Seed Inspired Soft Robots» было опубликовано в журнале Advanced Science.

Источник: Robogeek.ru