机器蜻蜓掠过水面探测漏油和酸度

杜克大学开发的新型机器蜻蜓可能成为一种多用途环境监测器   杜克大学

从以树懒为灵感的慢速移动机器，到像飞鱼一样从水中冲出并在空中翱翔的其他机器，模仿真实世界生物行为的机器人在环境监测方面具有令人兴奋的潜力。杜克大学（Duke University）的一项新发明是另一个有趣的例子，它模仿蜻蜓掠过水面，检查漏油、高酸度和其他异常情况，这样做时船上没有任何电子设备。

德拉博特，正如它的名字一样，跟随着其他一些受大自然启发的气动机器人，包括像猎豹一样奔跑、像乌龟一样走路和像水母一样游泳的机器人。

这款软机器人只有2.25英寸（5.7厘米）长，其内部有一个连接到柔性硅管的微通道网络，硅管将空气泵入机翼，机翼通过后部的孔逸出，推动机器人在水面上行走。充气式执行器可用于降低这些后翼，在这种情况下，气流受阻，DraBot保持静止。通过这种方式，团队可以控制哪些翅膀是上下的，从而控制机器人行进的方向。

团队成员Ung Hyun Ko说：“让DraBot在长距离内仅使用无任何电子设备的自执行器来响应气压控制是困难的。”。“这绝对是最具挑战性的部分。”

为了使他们的新机器人适应环境监测，研究小组转向了一种他们在早期研究项目中创造的自愈水凝胶。这种物质对酸度变化的反应是在自身内部形成新的键，当pH值恢复正常时，这些键就会发生逆转。研究小组在DraBot的两个翅膀上涂上水凝胶，当它进入高酸性水中时，水凝胶可以使一个前翼和一个后翼融合在一起。

这意味着，当DraBot遇到更高的pH值时，它会绕圈子旋转，而不是直线移动。当这些pH值正常化时，融合翼分离，DraBot可以再次得到适当控制。

研究小组还将海绵植入DraBot，并在其翅膀上掺入温度敏感材料。当它在水中移动并在表面遇到油时，海绵会吸收油并改变颜色。当水温异常高时，翅膀会从红色变为黄色。这可以让DraBot掠过水面，探测和清理漏油，还可以通过水温的变化揭示珊瑚礁漂白或藻类繁殖的迹象。同时，高pH值也可以揭示对包括珊瑚礁在内的海洋生物构成威胁的酸化水域。

从这里开始，团队希望对DraBot进行一些改进。在它设想增加摄像头和传感器以进一步扩大其环境监测能力的同时，为其配备机载推进剂将消除对硅管的需求。

研究小组成员Shyni Varghese说：“我可以设想使用某种合成生物来产生能量，而不是用气压来控制翅膀。”，。“这是一个与我工作领域完全不同的领域，因此我们必须与一些潜在的合作者进行对话，看看有什么可能。但这是从事这样一个跨学科项目的乐趣的一部分。”

资料来源：杜克大学