科學(xué)家研發(fā)出超強功能蠕動機器人"眼睛"，可自動對焦且無需電源

受動物視覺啟發(fā)，這種眼睛或?qū)⒊蔀闊o需任何電子元件的軟體機器人組成部分。一款蠕動機器人"眼睛"能根據(jù)光線自動對焦，無需任何外部電源。這種超強功能機器人鏡片靈敏度極高，足以分辨螞蟻腿上的絨毛或花粉粒的裂片。

這種鏡片或?qū)⒋呱鷵碛袕姶笠曈X的"軟體"機器人，它們無需電子設(shè)備或電池即可運行。該研究第一作者、佐治亞理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程博士生科里·鄭表示，軟體機器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，從可與人體集成的可穿戴設(shè)備，到能在不平整地形或危險空間作業(yè)的自主設(shè)備。傳統(tǒng)電力驅(qū)動機器人使用剛性傳感器和電子元件來感知世界。

鄭博士告訴媒體："但若研發(fā)更柔軟、具有蠕動特性且無需電力驅(qū)動的機器人，就必須思考如何讓這些機器人具備感知能力。"

鏡片由水凝膠制成，這種包含聚合物框架的材料可鎖住并釋放水分，使水凝膠在類液體與類固體狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。該研究中使用的水凝膠遇熱會釋放水分收縮，遇冷則吸收水分膨脹。

研究人員在硅聚合物鏡片外圍制作環(huán)形水凝膠，將這種類眼結(jié)構(gòu)置于更大框架中。鄭博士表示，這種機械結(jié)構(gòu)與人眼構(gòu)造相似。

水凝膠中嵌入深色吸光的氧化石墨烯微粒。當(dāng)相當(dāng)于日光強度的光線照射氧化石墨烯時，微粒發(fā)熱使水凝膠溫度升高，收縮拉伸帶動鏡片完成對焦。移除光源后，水凝膠膨脹釋放鏡片張力。這種水凝膠對全可見光譜都能產(chǎn)生反應(yīng)。

在10月22日發(fā)表于《科學(xué)機器人》期刊的新論文中，鄭博士及其博士生導(dǎo)師、佐治亞理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師舒佳（音譯）發(fā)現(xiàn)，這種鏡片可替代傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的玻璃鏡片來分辨微觀結(jié)構(gòu)。例如，該鏡片能清晰呈現(xiàn)蜱爪間4微米的間隙，識別5微米的真菌菌絲，檢測螞蟻腿上9微米的絨毛。

鄭博士表示更令人興奮的是，研究團隊正將這種鏡片與由同款響應(yīng)型水凝膠制成的閥門集成到微流體系統(tǒng)中。這意味著成像所用光線同時能為智能自主相機系統(tǒng)提供動力。

由于水凝膠具有適應(yīng)性，這種鏡片的"視界"可能遠(yuǎn)超人類肉眼。例如，它或許能模擬貓科動物垂直瞳孔探測偽裝物體的能力，或復(fù)制烏賊奇特的W形視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)以識別人眼不可見色彩。

鄭博士表示："我們實際上能以非常獨特的方式控制這種鏡片。"

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