Keijumainen robotti lentää tuulen ja valon voimalla
Ärsykkeisiin reagoivien polymeerien kehittämisen myötä myös edistyneiden pienikokoisten, langattomasti ohjattavien ja pehmeärunkoisten robottien valmistamiseen on auennut uusia mahdollisuuksia. Insinöörit ovat jo jonkin aikaa osanneet hyödyntää polymeerimateriaaleja valmistettaessa pienikokoisia robotteja, jotka osaavat kävellä, uida ja hypätä. Mutta toistaiseksi niitä ei ole saatu lentämään.
Tampereen yliopiston Light Robots tutkimusryhmässä tutkitaan, miten älymateriaaleista voidaan valmistaa lentäviä robotteja. Akatemiatutkija, projektin johtaja Hao Zeng ja väitöskirjatutkija Jianfeng Yang ovat keksineet uudenlaisen ratkaisun projektissaan FAIRY – Flying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly. He ovat kehittäneet valoon reagoivista polymeereistä koostetun robotin, joka voi lentää tuulen avulla, ja jota ohjataan valolla.
– Keijurobotti on varustettu pehmeällä, valoon reagoivasta nestekiteisestä elastomeerista valmistetulla toimilaitteella, , joka saa haituvat avautumaan tai sulkeutumaan näkyvässä valossa. Se on ominaisuuksiltaan parempi kuin luonnollinen voikukan siemen, Zeng kertoo.
Keinotekoista keijua ohjataan valolla
Zengin ja Yangin kehittämässä keinotekoisessa keijussa on useita biomimeettisiä ominaisuuksia: suuren huokoisuutensa (0,95) ja kevyen (1,2 mg) rakenteensa ansiosta se voi helposti leijua ilmassa tuulen mukana. Lisäksi vakaa, erotettu pyörrerengas mahdollistaa pitkän lentomatkan tuulen avustamana.
– Keiju voi saada virtaa ja sitä voidaan ohjata valonlähteellä, kuten lasersäteellä tai LEDillä, Zeng sanoo.
Tämä tarkoittaa, että valon avulla voidaan muuttaa minirobotin rakenteen muotoa, joka muistuttaa pientä voikukan siementä. Muotoaan muuttamalla keiju voi mukautua manuaalisesti tuulen suunnan ja voiman mukaan. Valonsäteen avulla voidaan myös ohjata tämän polymeerikokoonpanon lentoonlähtöä ja laskeutumista.
Maataloudessa käyttömahdollisuuksia
Seuraavaksi tutkijat keskittyvät parantamaan materiaalin herkkyyttä, jotta laite voisi toimia auringonvalon avulla. Lisäksi he aikovat muokata rakenteen mittoja niin, että se voi kuljettaa mikroelektronisia laitteita, kuten GPS:ää ja antureita, sekä biokemiallisia yhdisteitä.
Zengin mukaan myös merkittävämmät sovellukset ovat mahdollisia.
– Kuulostaa hieman sci-filtä, mutta tutkimukseemme sisältyvät kokeet osoittavat, että kehittämämme robotti on tärkeä askel kohti keinotekoiseen pölytykseen soveltuvia realistisia sovelluksia, hän kertoo.
Tulevaisuudessa miljoonia siitepölyä kantavia, keinotekoisia voikukan siemeniä voitaisiin levittää vapaasti luonnollisten tuulten mukana, ja ohjata ne svalon avulla tietylle alueelle, jossa on pölytystä odottavia puita.
– Tällä olisi valtava vaikutus globaaliin maatalouteen, koska ilmaston lämpenemisestä johtuva pölyttäjien katoaminen on muodostunut vakavaksi uhaksi biologiselle monimuotoisuudelle ja elintarviketuotannolle, Zeng sanoo.
Vielä on pulmia ratkottavana
Ensin on kuitenkin ratkaistava monia ongelmia. Miten esimerkiksi robotin laskeutumista oikeaan kohtaan voidaan ohjata tarkasti? Miten laitteita voidaan käyttää uudelleen? Miten niistä tehdään biologisesti hajoavia?
Nämä kysymykset edellyttävät tiivistä yhteistyötä materiaalitutkijoiden ja mikrorobotiikan parissa työskentelevien tutkijoiden välillä.
FAIRY-hanke on alkanut syyskuussa 2021 ja kestää elokuuhun 2026 asti. Hanketta rahoittaa Suomen Akatemia. Lentävän robotin tutkimuksessa yhteistyössä ovat olleet mukana tohtori Wenqi Hu älykkäiden järjestelmien Max Planck for Intelligent Systems -tutkimusinstituutista ja tohtori Hang Zhang Aalto-yliopistosta.
Jianfeng Yangin, Hang Zhangin, Alex Berdinin, Wenqi Hun ja Hao Zengin kirjoittama artikkeli Dandelion-Inspired, Wind-Dispersed Polymer-Assembly Controlled by Light on julkaistu Advanced Science -lehdessä 27. joulukuuta 2022.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Hao Zeng
hao.zeng@tuni.fi
(Note, contacts in English)
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Uusi professuuri edistää kaupunkien elinvoimaisuudelle tärkeää elämystaloutta24.4.2024 09:00:00 EEST | Tiedote
Tampereen yliopisto perustaa strategisessa yhteistyössä Tampereen kaupungin kanssa elämystalouden työelämäprofessuurin. Elämystalouden professuuriin kytkeytyy tutkimus- ja koulutuskokonaisuus, jonka avulla luodaan uutta ymmärrystä elämystalouden ekosysteemeistä ja kehitetään osaamista elinkeinoelämän ja julkisten organisaatioiden tarpeisiin.
Tampereen yliopistossa kehitetään syöpään uudenlaisia täsmälääkkeitä, jotka kohdistuvat RNA:n rakenteeseen22.4.2024 11:15:00 EEST | Tiedote
Tenure track -professori Minna-Liisa Änkö johtaa uutta hanketta, jossa tutkitaan solujen RNA:n laskostumiseen vaikuttavia tekijöitä paksusuolen syövässä. Tavoitteena on selvittää, voivatko syöpäsoluille tyypilliset RNA-rakenteet toimia perustana uusille kohdennetuille syöpähoidoille. Jane ja Aatos Erkon säätiö myönsi hankkeelle 932 000 euron rahoituksen.
Väitös: Sydänsähkökäyrän avulla voidaan arvioida pallolaajennuksella hoidetun sydäninfarktipotilaan ennustetta17.4.2024 08:20:00 EEST | Tiedote
Lääketieteen lisensiaatti Joonas Leivo selvitti väitöstutkimuksessaan, miten sydänsähkökäyrästä eli EKG:stä nähtäviä muutoksia voi käyttää sydäninfarktipotilaan ennusteen arvioinnissa. Lisäksi hän tutki, hyötyvätkö potilaat, joilla on korkean riskin muutos, rutiininomaisesta trombi-imusta pallolaajennuksen yhteydessä.
Väitös: Toksikogenomiikka mahdollistaa turvallisemmat kemikaalit ilman eläinkokeita16.4.2024 08:45:00 EEST | Tiedote
Elämme jatkuvasti kasvavan kemikaalimäärän ympäröimänä. FM Laura Saarimäki tarttui tilanteen luomaan haasteeseen ja paneutui väitöstutkimuksessaan kemikaalien turvallisuusarviointiin. Hän selvitti, kuinka toksikogenomiikkaa voitaisiin hyödyntää kemikaalien terveyshaittojen perusteellisessa selvittämisessä ilman perinteisiä eläinkokeita. Tämä luo reitin kohti nopeampaa ja kestävämpää kemikaalien turvallisuusarviontia.
Väitös: Muuttaako netti tietokäsityksiämme?15.4.2024 09:00:00 EEST | Tiedote
"Kato vaikka googlesta" oli yleinen vastaus noin vuosikymmen sitten, kun nuorelta kysyttiin jotain. Googlen puoleen kääntyminen kaikenlaisissa tiedon tarpeissa tuntui nousevan uudeksi tietokäytännöksi. Väitöskirjassaan KM Tore Ståhl tutki, ilmaiseeko googlaaminen taustalla olevaa luottamusta internetpohjaiseen tietoon ja liittyykö tämä muuttuneeseen näkemykseen tiedosta ja tietämisestä, eli muuttuneisiin episteemisiin uskomuksiin.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme