杜克大学开发新型“蜻蜓”机器人 可检测水中石油泄漏和高酸度等情况

据外媒New Atlas报道，从受树懒启发而缓慢移动的机器人，到从水中冲出、像飞鱼一样在空中翱翔的机器人，模仿现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。杜克大学的一个新作品是另一个有趣的例子，其开发的DraBot机器人可效仿蜻蜓在水面上滑行，检查是否有漏油、高酸度和其他异常情况，而且不需要携带任何电子设备。

这款软体机器人长度仅为2.25英寸（5.7厘米），它的特点是内部微通道网络与柔性硅管相连，将空气泵入其翅膀，通过后部的孔洞逸出，推动机器人在水中航行。可充气的执行器可以用来降低这些后翼，在这种情况下，气流被阻断，DraBot保持静止。通过这种方式，该团队可以控制哪个翅膀上升和下降，从而控制机器人的行进方向。

“让DraBot在没有任何电子装置的情况下，仅使用自致动器对长距离的气压控制做出反应是很困难的，”团队成员Ung Hyun Ko说。“这绝对是最具挑战性的部分。”

为了配合他们的新机器人进行环境监测，该团队转向了他们在早期研究项目中创造的一种自愈性水凝胶。这种材料通过在自身内部形成新的键来响应酸度的变化，然后在pH值恢复到正常水平时逆转。该团队在DraBot的两个翅膀上涂上了水凝胶，当它进入高酸性水中时，会使一个前翼和一个后翼融合在一起。这意味着，当DraBot遇到较高的pH值时，它会转圈而不是直线移动。当这些pH值恢复正常时，融合后的翅膀就会分离，DraBot就可以再次被正确控制。

该团队还在DraBot中加入了海绵，并在它的翅膀上掺杂了温度反应材料。当它在水中移动，遇到水面上的油污时，海绵会吸收油污，并改变颜色。当水温异常高时，翅膀会由红色变成黄色。这可以让DraBot在水面上掠过，既可以检测和清理溢油，也可以通过水温的变化发现珊瑚礁白化或藻类大量繁殖的迹象。同时，高pH值也能揭示出对包括珊瑚礁在内的海洋生物构成威胁的酸化水域。

该团队希望对DraBot进行一系列改进：例如给它装上机载推进剂，同时，团队还想象着增加摄像头和传感器，以进一步扩大其环境监测能力。

“与其使用气压来控制翅膀，我可以设想使用某种合成生物来产生能量，”团队成员Shyni Varghese说，“这与我所从事的领域完全不同，所以我们必须与一些潜在的合作者进行对话，看看有什么可能。但这也是在这样一个跨学科项目中工作的乐趣之一。”

这项研究发表在《先进智能系统》杂志上。