Мягкий робот с водорослями научился хватать предметы

Учёные Делфтского технического университета в Нидерландах создали мягкий захват, который сгибается благодаря живым микроводорослям. В лабораторном аквариуме он сумел поднять резиновое кольцо и схватить металлический шарик.

Обычного двигателя у устройства нет. Основа — полоска длиной около двух сантиметров и толщиной примерно миллиметр. Она состоит из двух слоёв гидрогеля, то есть мягкого материала, удерживающего воду. На его поверхности растут микроскопические водоросли. Результаты эксперимента опубликованы 22 октября в журнале Nature Communications.

При освещении водоросли поглощают углекислый газ и используют энергию света для фотосинтеза. Из-за их жизнедеятельности меняется кислотность среды внутри материала. Один слой гидрогеля набухает сильнее другого, поэтому вся полоска сгибается. В темноте выделение углекислого газа возвращает кислотность к прежнему уровню, и движение постепенно идёт в обратную сторону.

Исследователи продемонстрировали две операции под водой. В одном опыте мягкий «палец» подцепил резиновое кольцо и поднял его, в другом — обхватил небольшой металлический шарик и отпустил при изменении освещения. Форму полоски можно менять, чтобы она выполняла разные простые движения.

Быстрым такой захват не назовёшь. После выключения света обратное сгибание только начинается примерно через десять секунд, а опубликованные видеозаписи отдельных экспериментов ускорены в тысячи раз. Поэтому сравнивать разработку с промышленными роботизированными руками пока рано.

Создатели называют устройство доказательством работоспособности идеи, а не готовой машиной. Оно не ездит, не плавает самостоятельно и не ищет предметы: управление сводится к изменению освещения, а сами движения создаёт живой слой водорослей.

В перспективе такие материалы могли бы использоваться в небольших подводных манипуляторах либо конструкциях, которые сами изменяют форму на свету, например в жалюзи. Пока исследователи не представили ни серийного изделия, ни данных, позволяющих оценить его надёжность при длительной эксплуатации.

Обычному роботу нужны детали, превращающие электричество в движение. Здесь роль такого механизма выполняет изменение химической среды, созданное живыми клетками. Инженерам теперь предстоит доказать, что этим процессом можно управлять не только в коротком лабораторном опыте.

Фото: редакция ИЗНАНКИ.