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機器人|光驅動軟體機器人可以吸收泄漏的石油

納米機器人

機器人|光驅動軟體機器人可以吸收泄漏的石油

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本圖描述了Neusbot位于開放水域 ， 由上方光線驅動的樣子 。 （圖片來源：Zheiwei Li/加利福尼亞大學河濱分校）
【機器人|光驅動軟體機器人可以吸收泄漏的石油】加利福尼亞大學河濱分校設計了一款浮動式機器薄膜 ， 通過訓練可以用來清理海上溢油或者去除飲用水中的污染物 。
這種薄膜以光為動力 ， 以水為燃料 ， 可以無限期地用于偏遠地區的清潔 ， 因為在這些地區 ， 用其他方式充電是很困難的 。
“我們最開始的目標是讓軟體機器人能夠持續的工作并且自己適應環境的變化 ， 而用陽光作為動力后 ， 機器便可以持續利用且不需要額外的能源了 ， 當然薄膜就可重復使用 。 ”加利福尼亞大學濱河分校的化學家Zhiwei Li說道 。
科學家將薄膜命名為Neusbot ， 其來源為像水黽（water striders）之類的浮游動物（neustons） 。 這些昆蟲可以快速地穿越湖泊表面以及緩緩流動的小溪 ， 而科學家研制的Neusbot也具有相似的功能 ， 也可以在各種水體上自由移動 。

該圖為水黽的展示圖 。 （圖片來源：unsplash）
雖然其他科學家之前已經創造出了能因光照而彎曲的薄膜 ， 但它們還不能像Neusbot一樣產生可調節機械振動（mechanical oscillation） 。 而這種運動是控制機器人的關鍵 ， 只有這樣才能讓機器人在你需要的時間和地點發揮作用 。 有一篇新發表的論文對該成果的技術細節做了詳細地描述 。
其中Li是這樣解釋該技術的：“利用光線來實現這種可控運動的方法并不多 ， 我們是用一種像蒸汽機一樣的三層薄膜來解決這個問題的 。 ”

該圖用疊加圖像（Superimposed images）來展示Neusbot的彎曲過程 。 （圖片來源：Zheiwei Li/加利福尼亞大學河濱分校）
從沸水中產生的蒸汽可以為早期的火車提供動力 。 Neusbot的驅動原理與之類似 ， 只不過是動力源變成了光源 。 薄膜的中間層是多孔隙的 ， 其內有水、氧化鐵（iron oxide）和銅納米棒（copper nanorods） 。 納米棒的功能為：光能轉化為熱能、使液態水蒸發以及為水表面的脈沖運動提供動力 。
Neusbot的底層為疏水結構（hydrophobic） ， 所以即使海浪壓倒了薄膜 ， 它也能重新浮到水面 。 除此之外 ， 納米材料（nanomaterials）對高鹽有很好的耐受性 。 “我對薄膜在高鹽環境下的穩定性很有信心 。 ”Li如是說道 。
Li和加州大學濱河分校的化學教授Yadong Yin致力于研究如何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的運動方向 。 如果僅靠陽光驅動 ， 機器人只能單向前進；但有了其他光源后 ， 他們便可以控制Neusbot向哪里游動、在何處清潔 。
當前版本的Neusbot只有三層 ， 而研究團隊希望未來的版本能有第四層薄膜 ， 用來吸收石油或者其他化學物質 。
Li指出：“通常情況下 ， 人們會派船到漏油現場進行人工清理 。 Neusbot可以像真空機器人（robot vacuum）一樣完成該作業 ， 只不過它是始終浮在水面的 。 ”
研究團隊還想嘗試更精準地控制它的振蕩模式（oscillation mode） ， 并且使它能夠完成更為復雜的動作 。
“我們想要去證明這些機器人可以做到很多以前版本無法做到的事情 。 ”Li說道 。
作者：Jules Bernstein
翻譯：包芮怡
審校：汪茹

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