Date un’occhiata a questo robot di nuoto a luce soffusa

Un team di ricercatori è riuscito a sviluppare un robot a base di idrogel che galleggia verso una fonte di luce.

Sorgente di luce subacquea
Con l’aiuto di una sorgente luminosa sott’acqua un robot speciale potrebbe passare una curva

Gli scienziati dei materiali sono riusciti a sviluppare un robot dal corpo morbido che è alimentato e attratto dalla luce. Questo robot è in grado di utilizzare una fonte di luce diretta per nuotare senza la necessità di una batteria o di un cavo di alimentazione.

L’articolo pubblicato in Science Robotics fornisce un’indicazione di come questo tipo di tecnologia potrebbe essere utilizzata per la generazione di energia e la propulsione marittima del futuro.

Come ci sono riusciti?

Un team di ricercatori della UCLA Samueli School of Engineering ha recentemente rilasciato il loro nuovo progetto per un robot galleggiante dal corpo morbido. Chiamato OsciBot, il robot si muove facendo oscillare la sua “coda” ed è sia alimentato che controllato da una fonte di luce diretta.

Il team ritiene che il loro nuovo progetto potrebbe avere alcune interessanti applicazioni in futuro. Ad esempio, potrebbe aprire possibilità per nuovi progetti di robot marini, trattamenti medici e navi autonome.

Il robot è stato ispirato da un fenomeno naturale chiamato fototassi. Alcune creature in natura, come le meduse o le falene, hanno questa tendenza a spostarsi verso una fonte di luce.

OsciBot
Gli scienziati sono riusciti a far passare il robot attraverso una curva cambiando la fonte di luce

“OsciBot dimostra che il movimento può essere guidato direttamente [da] luce costante attraverso l’oscillazione, piuttosto che basarsi su energia luminosa che è stata raccolta e immagazzinata in una batteria. È costituito interamente da un materiale morbido chiamato idrogel che si gonfia quando viene messo in acqua e risponde alla luce. Il dispositivo non richiede batterie e non ha bisogno di essere collegato ad altre fonti di alimentazione“, afferma il comunicato stampa.

Usare la luce per far danzare l’idrogel

Per creare il loro nuovo robot morbido e leggero, il team ha dovuto prima sviluppare un modo per far vibrare un oggetto in risposta a una fonte di energia costante.

Per fare questo, per prima cosa hanno costruito un cilindro flessibile di 2 centimetri di lunghezza, fatto di idrogel, e l’hanno ancorato al fondo di un serbatoio d’acqua. Hanno scoperto che quando un fascio di luce veniva diretto verso il cilindro, esso si muoveva in realtà circa 66 volte al minuto.

È stato anche sorprendente che il cilindro si sia effettivamente piegato a sinistra, a destra, in alto o in basso quando la fonte di luce si è mossa.

Cambiando la lunghezza e lo spessore del cilindro, sono stati anche in grado di influenzare la velocità con cui si muoveva. Sulla base di questo, il team ha utilizzato lo stesso idrogel per costruire un robot rettangolare a forma di tavola da surf con una coda subacquea estesa (come si vede nel primo video qui sopra).

Secondo l’articolo di stampa dell’UCLA, “Quando la luce di un laser colpisce un punto sulla coda, quel punto si riscalda. Il leggero aumento della temperatura fa sì che questa parte del robot espellesse una parte dell’acqua e si restringesse di volume, facendo sì che la coda si spostasse verso la fonte di luce. Dopo essersi spostata verso l’alto, la coda crea un’ombra che raffredda l’area in cui il laser è entrato originariamente in contatto con il robot, facendo sì che la coda si sposti nuovamente verso il basso”.

Finché la luce colpisce il bersaglio, questo processo può essere ripetuto all’infinito. Attraverso ulteriori esperimenti, la squadra ha scoperto di poter sbattere la coda circa 35 volte al minuto.

Hanno stimato che questo è stato sufficiente per muovere il robot 1,15 volte la lunghezza del suo corpo al minuto.

Ximin He, professore assistente dell’UCLA di scienza e ingegneria dei materiali e autore principale dello studio, ha spiegato che “la generazione dell’oscillazione si basa tipicamente sull’input di energia intermittente, come la luce pulsata o la corrente elettrica alternata .”

“Al contrario, questo studio mostra un nuovo modo di generare oscillazioni utilizzando un input di energia costante facilmente accessibile dall’ambiente e poco costoso da utilizzare”, ha aggiunto.

Proprio come il cilindro fisso negli esperimenti precedenti, potevano far sterzare il robot riposizionando la sorgente luminosa. Potrebbe anche essere guidata intorno a una curva.

“Questa è davvero una dimostrazione fondamentale che la luce diretta e costante può guidare e determinare il movimento”, ha detto Yusen Zhao, l’autore principale dello studio.

“Questo potrebbe essere un passo verso una varietà di progetti di robot che sono slegati e alimentati solo dalla luce disponibile nel loro ambiente, piuttosto che affidarsi a pesanti batterie o cavi di alimentazione”, ha aggiunto Zhao.

Quali applicazioni potrebbe avere nel mondo reale?

Teoricamente, il progetto potrebbe essere scalato per consentire nuove forme di sistemi di propulsione subacquea. Potrebbe anche avere applicazioni per vele eoliche che utilizzano la luce del sole per manovrare.

Su scala ridotta, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per alcune procedure mediche di precisione. Naturalmente, anche in questo caso, sarebbe necessario inserire una fonte di luce diretta nel corpo del paziente per renderlo pratico.

“La bellezza del foto-oscillatore a base di gel è la sua semplicità nel design”, spiega Zhao. “L’interazione tra il materiale morbido ‘intelligente’ e la luce ambientale consente lucee il suo movimento autoregolato”.

Zhao ha persino accennato al fatto che la tecnologia potrebbe essere adattata per la generazione di energia – per esempio, onde acustiche o segnali elettronici/magnetici.