美國加州大學(xué)河濱分校（UCR）設(shè)計的一種漂浮的機器人薄膜可以被訓(xùn)練來清理海上的石油泄漏或清除飲用水中的污染物。該薄膜以光為動力，以水為燃料，可以無限期地部署到偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行清潔，因為在那里用其他方式充電會很困難。

Neusbot 在開闊水域的插圖，由上方供電。（李志偉/UCR）

該薄膜以光為動力，以水為燃料，可以無限期地部署到清潔偏遠(yuǎn)地區(qū)，在這些地區(qū)，通過其他方式充電很困難。

UCR 化學(xué)家李志偉說：“我們的動機是讓軟機器人具有可持續(xù)性，并能夠自行適應(yīng)環(huán)境的變化。如果使用陽光作為動力，這臺機器是可持續(xù)的，不需要額外的能源，這部電影也可以重復(fù)使用。”

研究人員將這薄膜稱為 Neusbot，neuston 是一種包括水黽在內(nèi)的動物。這些昆蟲以脈動的方式穿越湖泊和緩慢移動的溪流表面，就像科學(xué)家們使用 Neusbot 能夠?qū)崿F(xiàn)的那樣，它可以在任何水體上移動。

顯示 Neusbot 彎曲過程的疊加圖像。（李志偉/UCR）

雖然其他科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了對光作出反應(yīng)而彎曲的薄膜，但他們還沒有能夠產(chǎn)生 Neusbot 能夠?qū)崿F(xiàn)的可調(diào)節(jié)的機械振動。這種類型的運動是控制機器人并讓它在您想要的時間和地點發(fā)揮作用的關(guān)鍵。

這項成就的技術(shù)細(xì)節(jié)在一篇新的科學(xué)機器人論文中進(jìn)行了描述。

“使用光來實現(xiàn)這種可控運動的方法并不多。我們用像蒸汽機一樣的三層薄膜解決了這個問題。”李志偉解釋說。

沸水產(chǎn)生的蒸汽為早期火車的運動提供動力。為 Neusbot 供電的原理與此類似，只是以光作為電源。薄膜的中間層是多孔的，可以容納水以及氧化鐵和銅納米棒。納米棒將光能轉(zhuǎn)化為熱能，使水蒸發(fā)并推動水面的脈沖運動。

早期機車的功能與 Neusbot 類似

Neusbot 的底層是疏水的，因此即使海浪淹沒了薄膜，它也會浮回水面。此外，納米材料可以承受高鹽濃度而不會損壞。“我對它們在高鹽環(huán)境下的穩(wěn)定性充滿信心，”李志偉說。

李志偉和 UCR 化學(xué)教授 Yadong Yin 專門研究用納米材料制造機器人。他們通過改變光源的角度來控制 Neusbot 的方向。僅由太陽提供動力，機器人將簡單地向前移動。通過額外的光源，他們可以控制 Neusbot 游泳和清潔的位置。

Neusbot 的當(dāng)前版本只有三層。研究團隊希望測試未來版本的第四層可以吸收油，或者可以吸收其他化學(xué)物質(zhì)。

“通常情況下，人們會派船只到漏油現(xiàn)場進(jìn)行手工清潔。Neusbot 可以像機器人吸塵器一樣完成這項工作，但在水面上。”李志偉說。

他們還想嘗試更精確地控制其振蕩模式，并賦予其進(jìn)行更復(fù)雜運動的能力。

他說：“我們想證明這些機器人可以做很多以前版本沒有做到的事情。”