芬兰坦佩雷理工大学科学家：研制人工“捕蝇草”

【成果简介】

芬兰坦佩雷理工大学科学家研制出一种模仿捕蝇草的柔软的抓取工具，能够感知并抓取物体。这种简单的能够识别目标的软体机器人可能最适合用来自动处理精巧物体，相关文献发表在Nature Communications上。

【图文导读】

图1 受捕蝇草启发的应光软体机器人

（a）处于开放阶段的金星捕蝇器。

（b）捕蝇器在机械刺激下闭合。

（c）无物体进入其视野时，开放阶段的光触发人造捕蝇器示意图。 没有光反射到LCE执行器时，LCE执行器保持打开状态。

（d）当物体进入其视野时，捕捉器关闭，并向LCE执行器产生光学反馈。 LCE的光诱导弯曲导致闭合动作，从而捕获物体。

图2 实现自主抓取夹具的制造工艺原理图

（a）将UV固化树脂的阵列放置在涂有摩擦PVA的玻璃基板上（箭头表示摩擦方向）。

（b）通过将另外涂有垂直排列的玻璃载片放置在顶部，随后用UV光固化树脂来制备20μm的LC电池。

（c）将液晶单体浸入电池中，然后在30℃下进行UV聚合。

（d）打开电池，沿着摩擦方向从基板上切出LCE致动器条。

（e）LC单体混合物的化学成分。

（f）连接到纤维尖端后所制造夹具的光学图像。

（g）夹具在以55 mW的恒定功率接近镜面时自动关闭。

（h）恒定的距离d = 7 mm下，通过手动调节光功率（0,20,40,50 mW）可以在闭合和开启阶段之间切换夹具。 所有比例尺对应于5mm。

【研究内容】

软体机器人有希望提供人类友好型的安全接触，但是这类装置的自动化一直是一项挑战。解决方法之一是采用能够响应光刺激而改变形状的材料，但是之前在这方面的尝试都需要借助外部照明。

芬兰坦佩雷理工大学的Arri Priimagi及同事将光响应液晶高弹体与光学纤维相结合，克服了外部激活需求。根据他们的方法，光纤维照射目标物体，反射的光将诱导液晶高弹体弯曲。响应性材料发生弯曲后，能够抓取任何形状的微型物体；例如进入其视野的“人造昆虫”（散光粒子）。该装置能够抓取质量为其自重几百倍的物体。光灭后，物体即被释放。研究人员表示，这种可以自我调控的光驱装置能够自动识别不同物体，或将为智能微机器人奠定基础。

原文链接：http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/20175251325085044000.shtm。

文献链接：A light-driven artificial flytrap（Nat. Commun., 2017, DOI:10.1038/ncomms15546）

本文由材料人编辑部王冰编辑，点我加入材料人编辑部。

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