这些机械臂由藻类提供动力。观察他们如何移动

如果机器人变得软软的怎么办？柔软、灵活的机器人可用于多种应用，包括人造肌肉和可穿戴设备，或者任何机器人必须特别精致的应用。这推动了“软执行器”的发展，这种执行器可以像二头肌一样弯曲，并具有像人手一样精细的触觉。就像典型的机器人一样，软执行器将能量（例如电、热或光）转换为机械运动，但它们看起来与“机器人”一词最常让人想到的金属和电线结构完全不同。其中一种软机器人被称为生物执行器，利用活细胞的功能来产生运动。这些生物机器近年来引起了特别关注，现在荷兰代尔夫特理工大学的一个研究小组开发出了一种表面被藻类殖民的软机械臂，当微生物进行光合作用时，手臂就会移动。 “我们并不是从特定的应用开始。我们的目标始终是将生命材料的研究提升到新的水平，”该研究的领导者 Marie-Eve Aubin-Tam 在一份新闻稿中解释道。 “我们想探索当活细胞整合到功能材料中时会发生什么。”视频：Studio Oostrum/TU Delft 视频：Studio Oostrum/TU Delft 这些微型机器人手臂长约四分之三英寸，厚度与信用卡差不多，由两层水凝胶构成，藻类细胞赖以生存。其中一层对 pH 值的变化做出反应，这是由藻类的新陈代谢介导的。当光线照射到藻类时，它们开始进行光合作用。通过在此过程中吸收二氧化碳并固定氮，藻类使局部 pH 值呈碱性，从而使响应性水凝胶膨胀。相反，当天色变暗时，藻类通过呼吸释放二氧化碳，使 pH 值恢复到酸性，水凝胶收缩。两个水凝胶层的体积差异控制弯曲。据研究人员称，pH响应水凝胶层随着藻类的活动而发生显着变化。在酸性条件下，例如 pH 值 3 到 7 之间，该层的重量约为原始重量的 37%，但在 pH 值 11 时，其重量是原始重量的四倍。其他研究人员已经构建了对 pH 值做出响应的软机器人，但通常必须改变周围所有液体的化学性质。藻类机器人的情况并非如此。光合作用活动的影响更为局部，这意味着它更适合对环境影响最小的应用。照片：Studio Oostrum/TU Delft 然而，这些并不是速度最快的机器人。化学位移很快开始，光照后约 20 秒，天黑后约 10 秒，但水凝胶需要几个小时才能显着弯曲。在首次概念验证后，研究团队建造了更多的藻类设备。其中一个是四指抓手，在光线照射下会闭合。它成功地抓住并举起一个空心金属球，并在灯关闭时将其释放。另一个钩形夹具可以拾取和放下橡胶圈。这些东西非常轻，远不及一个小回形针，但手臂却能够非常灵活地抓住它们。视频：Studio Oostrum/TU Delft 视频：Studio Oostrum/TU Delft 这些软机器人除了光之外不需要外部能源，也不需要复杂的机械部件。 “微藻是一种类似植物的生物体，基本上可以自我维持，”奥宾-塔姆说。这“使执行器能够以最少的外部输入长期运行。理论上，运行基于该技术的系统不需要大量能量。”从长远来看，研究团队希望这将有助于开发更加自主、环境敏感的软机器人，这些机器人可以用作自动化农业设备或用于芯片实验室设备中的流体控制，或者真正作为任何水下机器人系统的一部分。由于藻类不需要进行基因改造，因此不存在通常与微生物技术相关的生物安全问题。如果说有什么不同的话，那就是这些都是非常环保的机器，因为这些生物可以从大气中吸收二氧化碳，同时从阳光中获取能量。摄影：Studio Oostrum/TU Delft 这个故事最初出现在日本《连线》杂志上，并由日语翻译而来。