Miękkie roboty naśladują żywe organizmy. Czy nie powinny też umierać?

Wyobraźmy sobie robota. Co przychodzi nam na myśl? Zapewne solidna, pokryta stalową powłoką maszyna, przewyższająca pod względem wytrzymałości i trwałości organiczne żywe istoty. Niestety, właśnie ta jej cecha grozi zasypaniem naszej planety niemal niezniszczalnymi odpadami elektronicznymi. A gdyby nasze coraz bardziej rozpowszechnione maszyny projektować tak, aby ulegały rozkładowi i znikały – tak jak życie?

W artykule opublikowanym ostatnio w „Science Advances” naukowcy opisali ramię robota i joystick do jego sterowania wykonane z żelatyny wieprzowej i celulozy – dostatecznie wytrzymałe, by mogły być funkcjonalne, lecz zarazem tak delikatne, by uległy rozkładowi w przydomowym kompostowniku. Po przetestowaniu obie przypominające origami struktury rozpadły się w glebie w ciągu kilku tygodni.

Robotyka biodegradowalna często zaliczana jest do kategorii robotyki miękkiej, która czerpie inspirację z elastycznych tworów natury. „Dziedzina ta wywodzi się raczej z materiałoznawstwa i chemii niż z tradycyjnej robotyki, która ma swoje korzenie w mechanice” – mówi Florian Hartmann, materiałoznawca z Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme w Stuttgarcie w Niemczech. Jednak w wielu wczesnych prototypach miękkich robotów nadal wykorzystuje się syntetyczne polimery, które pozostają w środowisku jako zanieczyszczenia.

Aby skonstruować roboty do nowych badań, Pingdong Wei, materiałoznawca badający naturalne polimery na Uniwersytecie Westlake w Hangzhou, nawiązał współpracę ze swoim przyjacielem Zhuang Zhangiem, inżynierem robotykiem, obecnie pracującym na Uniwersytecie Fudan w Szanghaju. Zhang wspomina, że Wei od dawna interesował się robotyką i chciał sam stworzyć robota. „Wtedy pomyślałem sobie – dlaczego do jego zbudowania nie wykorzystać materiałów, którymi Wei się zajmuje?”

Zaczęli od arkuszy celulozy pozyskanej z bawełnianej pulpy, następnie dodali do nich glicerol dla zwiększenia elastyczności i je wysuszyli. „Celuloza jest również tania i łatwa w obróbce” – mówi Wei. Do budowy czujników naukowcy wykorzystali przewodzącą żelatynę pozyskaną z wieprzowiny, w której przepływ jonów zmienia się pod wpływem jej odkształcania. Następnie złożyli żelatynowe folie i czujniki w trójwymiarowe struktury.

Wei i Zhang stwierdzili, że kontroler i ramię robota wytrzymały zarówno intensywne użytkowanie, jak i tydzień bezczynności. Na koniec zakopali je w głębokim na 20 cm dołku w pobliżu kampusu. W ciągu ośmiu tygodni maszyny prawie całkowicie zniknęły.

„Sposób, w jaki naukowcom udało się skonstruować coś tak solidnego, a jednocześnie nietrwałego, budzi podziw” – mówi robotyczka Ellen Rumley, również z Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme. Ani Rumley, ani Hartmann nie brali udziału w tych badaniach.

Wei i Zhang wyobrażają sobie tego rodzaju roboty, które zajmują się szkodliwymi odpadami, a następnie same ulegają degradacji; proponują również roboty, które wspomagają operacje chirurgiczne, by potem bezpiecznie rozłożyć się w organizmie. Należy wszakże mieć na uwadze, że technika ta wciąż jest w bardzo wczesnym stadium rozwoju.

„Jeśli naprawdę chcemy mieć zrównoważonego robota, który będzie mógł działać bez szkody dla środowiska przyrodniczego – mówi Hartmann – musimy również pomyśleć o elektronice, źródłach zasilania, a nawet bateriach, aby one również były biodegradowalne.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.