模仿植物根生長的機(jī)器人

時間:2013-08-19

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:機(jī)器人根的生長方向由一種稱為“電流變流體”的材料控制,它也存儲在支根頂端的錐體中。當(dāng)電流施加到這種液體上,它會變得粘稠些。按研究者的設(shè)計(jì),借助來自電池的電流改變根一側(cè)的粘度,而讓根另一側(cè)的粘度不變,這樣就能引導(dǎo)機(jī)器人根改變生長的方向。

你漫步在花園、草地或森林,常常會對舒展的葉、多姿的莖、美麗的花而贊嘆不已、流連忘返。不過請注意,眼前的各種植物幾乎都有自身的一半是隱藏在地下的。植物的根雖然長得不起眼,其實(shí)倒是植物的精華部分。它們會收集關(guān)于當(dāng)?shù)匚锢硇誀詈屯寥阑瘜W(xué)成分的信息,決定根往哪個方向繼續(xù)生長;而根穿透土壤所消耗的能量,比起蚯蚓、鼴鼠或人工鉆孔來說,都只是個零頭。因此,有人認(rèn)為在已知的地下勘探系統(tǒng)中,植物的根是最有效的。

是好東西,總會有人惦記的。意大利技術(shù)研究所的一個團(tuán)隊(duì)一直在研制“機(jī)器人根”Plantoid,它會生長,會像活的植物那樣回應(yīng)環(huán)境的刺激。由芭芭拉·瑪祖萊博士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)希望它能學(xué)到植物根系的本領(lǐng),并伺機(jī)“超越”。他們探尋植物根系的工作原理,還研制能監(jiān)測土壤污染、探索礦物質(zhì)和尋找水分的傳感部件。

Plantoid的中央主干里有裝著液體塑料的“池”,那種塑料在紫外線作用下會固化。主干上接出圓柱形的支根,液體塑料從這里流到支根的頂端。在自然界,植物根的頂端是特殊的錐形結(jié)構(gòu),這里的分生組織聚集著增殖細(xì)胞群,驅(qū)動根的生長。而機(jī)器人根則是個內(nèi)置微型電機(jī)、發(fā)光二極管和電池的圓錐體。電機(jī)驅(qū)動根吸取液體塑料,并把它推到錐體外周。二極管發(fā)出的紫外線使液體塑料在這里固化,錐體一點(diǎn)點(diǎn)向前延伸,在土壤中推遠(yuǎn),“落地生根”。

在自然界,根生長時靜謐卻不退縮的壓力使它在土壤中推進(jìn),可能每次只前進(jìn)幾分之一毫米。研究人員希望他們機(jī)器人根的樣機(jī)能在實(shí)際土壤中慢慢穿越到一米的距離。

機(jī)器人根配備著各種傳感器,用于監(jiān)測土壤的相關(guān)參數(shù),諸如硝酸鹽、酸堿度(pH值)、水分、溫度和重力。而為這些傳感器編寫軟件的過程,也是理解自然界根工作原理的過程。

機(jī)器人根的生長方向由一種稱為“電流變流體”的材料控制,它也存儲在支根頂端的錐體中。當(dāng)電流施加到這種液體上,它會變得粘稠些。按研究者的設(shè)計(jì),借助來自電池的電流改變根一側(cè)的粘度,而讓根另一側(cè)的粘度不變,這樣就能引導(dǎo)機(jī)器人根改變生長的方向。

瑪祖萊博士在倫敦自然歷史博物館的一次《活的機(jī)器》主題會上展示了樣機(jī),但并不包括響應(yīng)環(huán)境的控制系統(tǒng)。瑪祖萊博士說,機(jī)器人根有朝一日可能用來監(jiān)測土壤,也可用作醫(yī)療器械。“它可以彎曲,能在低氣壓中生長,能適應(yīng)環(huán)境,展現(xiàn)了醫(yī)用工具的新視野。”

她還介紹說,第一位對植物根工作原理提問的人,是赫赫有名的查爾斯·達(dá)爾文,他并沒有找到滿意的答案。時間是130年前。

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