Втрата запилювачів, таких як бджоли, є величезною проблемою для глобального біорізноманіття та впливає на людство, спричиняючи проблеми у виробництві їжі. В університеті Тампере дослідники розробили першого пасивно летючого робота, оснащеного штучними м’язами. Чи можна цю штучну фею використати для запилення?
Розробка полімерів, що реагують на подразники, відкрила безліч можливостей, пов’язаних із матеріалами, для невеликих роботів із м’яким корпусом нового покоління з бездротовим керуванням. Вже деякий час інженери знають, як використовувати ці матеріали для виготовлення маленьких роботів, які можуть ходити, плавати та стрибати. Досі нікому не вдалося змусити їх літати.
Дослідники групи Light Robots з Університету Тампере зараз досліджують, як змусити розумний матеріал літати. Хао Цзен, науковий співробітник Академії та керівник групи, і Цзяньфен Ян, докторський дослідник, розробили новий дизайн для свого проєкту під назвою FAIRY – Flying Aero-robots заснований на збірці матеріалів, що реагують на світло. Вони розробили робота-збірника полімерів, який літає за допомогою вітру та керується світлом.
«Це штучне насіння перевершує свої природні аналоги, оснащене м’яким приводом. Привід зроблено зі світлочутливого рідкокристалічного еластомеру, який відкриває або закриває щетину під час дії видимого світла», — пояснює Хао Цзен.
Штучна фея управляється світлом
Штучна фея, розроблена Цзен і Ян, має кілька біоміметичних особливостей. Завдяки високій пористості (0,95) і легкій (1,2 мг) структурі він може легко парити в повітрі, спрямованому вітром. Більше того, стабільне генерування розділених вихрових кілець дозволяє подорожувати на великі відстані за допомогою вітру.
«Фея може живитися та керуватися джерелом світла, таким як лазерний промінь або світлодіод», — говорить Зенг.
Це означає, що світло можна використовувати для зміни форми крихітної структури, схожої на насіння кульбаби. Фея може вручну адаптуватися до напрямку та сили вітру, змінюючи свою форму. Світловий промінь також можна використовувати для керування зльотом і посадкою цієї полімерної збірки.
Потенційні можливості застосування в сільському господарстві
Далі дослідники зосередяться на покращенні чутливості матеріалу, щоб забезпечити роботу пристрою на сонячному світлі. Крім того, вони розширять структуру, щоб вона могла нести мікроелектронні пристрої, такі як GPS і датчики, а також біохімічні сполуки.
За словами Зенга, є потенціал для ще більш значних застосувань.
«Це звучить як наукова фантастика, але експерименти з підтвердження концепції, включені в наше дослідження, показують, що розроблений нами робот є важливим кроком до реалістичних застосувань, придатних для штучного запилення», — розповідає він.
У майбутньому мільйони штучних насіння кульбаби, що несуть пилок, зможуть вільно розсіюватися природними вітрами, а потім направлятися світлом до певних ділянок з деревами, які очікують на запилення.
«Це матиме величезний вплив на сільське господарство в усьому світі, оскільки втрата запилювачів через глобальне потепління стала серйозною загрозою для біорізноманіття та виробництва їжі», — каже Зенг.
На багато запитань ще потрібно відповісти
Однак спочатку потрібно вирішити багато проблем. Наприклад, як точно контролювати місце приземлення? Як повторно використовувати пристрої та зробити їх біорозкладними? Ці проблеми вимагають тісної співпраці з матеріалознавцями та людьми, які працюють над мікроробототехнікою.