芬蘭坦佩雷理工大學科學家：研制人工“捕蠅草”

【成果簡介】

芬蘭坦佩雷理工大學科學家研制出一種模仿捕蠅草的柔軟的抓取工具，能夠感知并抓取物體。這種簡單的能夠識別目標的軟體機器人可能最適合用來自動處理精巧物體，相關文獻發表在Nature Communications上。

【圖文導讀】

圖1 受捕蠅草啟發的應光軟體機器人

（a）處于開放階段的金星捕蠅器。

（b）捕蠅器在機械刺激下閉合。

（c）無物體進入其視野時，開放階段的光觸發人造捕蠅器示意圖。 沒有光反射到LCE執行器時，LCE執行器保持打開狀態。

（d）當物體進入其視野時，捕捉器關閉，并向LCE執行器產生光學反饋。 LCE的光誘導彎曲導致閉合動作，從而捕獲物體。

圖2 實現自主抓取夾具的制造工藝原理圖

（a）將UV固化樹脂的陣列放置在涂有摩擦PVA的玻璃基板上（箭頭表示摩擦方向）。

（b）通過將另外涂有垂直排列的玻璃載片放置在頂部，隨后用UV光固化樹脂來制備20μm的LC電池。

（c）將液晶單體浸入電池中，然后在30℃下進行UV聚合。

（d）打開電池，沿著摩擦方向從基板上切出LCE致動器條。

（e）LC單體混合物的化學成分。

（f）連接到纖維尖端后所制造夾具的光學圖像。

（g）夾具在以55 mW的恒定功率接近鏡面時自動關閉。

（h）恒定的距離d = 7 mm下，通過手動調節光功率（0,20,40,50 mW）可以在閉合和開啟階段之間切換夾具。 所有比例尺對應于5mm。

【研究內容】

軟體機器人有希望提供人類友好型的安全接觸，但是這類裝置的自動化一直是一項挑戰。解決方法之一是采用能夠響應光刺激而改變形狀的材料，但是之前在這方面的嘗試都需要借助外部照明。

芬蘭坦佩雷理工大學的Arri Priimagi及同事將光響應液晶高彈體與光學纖維相結合，克服了外部激活需求。根據他們的方法，光纖維照射目標物體，反射的光將誘導液晶高彈體彎曲。響應性材料發生彎曲后，能夠抓取任何形狀的微型物體；例如進入其視野的“人造昆蟲”（散光粒子）。該裝置能夠抓取質量為其自重幾百倍的物體。光滅后，物體即被釋放。研究人員表示，這種可以自我調控的光驅裝置能夠自動識別不同物體，或將為智能微機器人奠定基礎。

原文鏈接：http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/20175251325085044000.shtm。

文獻鏈接：A light-driven artificial flytrap（Nat. Commun.,?2017, DOI:10.1038/ncomms15546）

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

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