柔软的游泳机器人仅使用光线进行动力和转向

在科学机器人学的一篇论文中，来自加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的材料科学家描述了一种游泳机器人的新设计，该机器人既可以通过持续照明提供动力也可以通过持续照明操纵。

这种被称为OsciBot的装置，因为它通过摆动尾部而移动，最终可能导致远洋机器人和自主舰船的设计。它的设计灵感来自一种称为趋光性的自然现象 - 朝向或远离光源的运动 - 在整个动物王国中都可以找到。例如，水母和飞蛾都被光吸引。

OsciBot证明，通过振荡移动可以直接为恒定光提供动力，而不是依赖于已经收获并存储在电池中的光能。它完全由一种称为水凝胶的柔软材料制成，当放入水中时会膨胀并对光线敏感。该设备不需要电池或需要连接到另一个电源。

研究人员的第一个目标是确定他们是否可以创造一种使用恒定能源来使物体以振荡模式移动的新方法。

为此，他们建造了一个2厘米长的柔性圆筒，并将其固定在水箱底部。当他们将一束光引导到圆柱体时，他们发现光线使其每分钟弯曲的速度达到66次- 并且通过移动光源的位置，它们可以指示设备左右弯曲上和下。

研究人员还确定，设备振荡的速度可以根据气缸的长度和厚度以及使用的光量进行调整。

在了解如何制造摆动运动的情况下，该团队使用相同的水凝胶制造了一个形状像长方形冲浪板的机器人，具有延伸的水下尾翼。

当来自激光的光照射到尾部的一个点上时，该点会加热。温度的轻微升高导致机器人的一部分喷出一些水并且体积缩小，这使尾部朝向光源移动。向上移动后，尾部会产生阴影，冷却激光最初与机器人接触的部分，导致尾部再次下降。

只要光线照射到目标点，该过程就会重复，从而产生拍打动作。研究人员观察到尾部每分钟拍打35次，速度足以使机器人每分钟移动1.15倍的体长 - 或者是由间歇性光源驱动的类似机器人的两倍。

“通常情况下，产生振荡依赖于间歇性能量输入，例如脉冲光或交流电流，”加州大学洛杉矶分校材料科学与工程助理教授，该研究的首席研究员Ximin He说。“相比之下，这项研究显示了一种产生振荡的新方法，即通过使用恒定的能量输入，可以从周围环境轻松获取，并且便于利用。”

研究人员还发现，通过重新定位光线，它们可以使机器人绕微小弯道转向，这表明光线也可用于操纵设备。

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