光响应水凝胶机器人

无缆水下趋光航行

一种无需电子器件、仅靠光热流体协同实现自主趋光的水凝胶载体，可在开放水域中定向航行并避障。

Hou, Guodong · Zhang, Xu · Du, Feihong · 吴亚东 · Zhang, Xing · Lei, Zhijie · Wei-Wei, Lu · Zhang, Feiyue · 杨光 · 汪华苗 · 刘振宇 · 王融 · 葛锜 · 陈江平 · 孟光 · Fang, Nicholas Xuanlai · 钱小石 · Zhang, Xing

Nature Nanotechnology 2023

技术优势

无需电子元件

载体完全由环境光驱动，通过光热效应和流体流动实现运动，不包含任何电路或电池，适合在复杂水域长期部署。

越障能力强

通过光热流体相互作用产生的负反馈控制，载体能够快速调整姿态并绕流障碍物，实现复杂水下机动。

阳光即可驱动

在接近自然阳光的中等光照强度下即可运行，无需高强度激光或聚焦光源，降低了实际应用门槛。

应用场景

• 软体机器人：为软体机器人提供无缆驱动与自主导航，摆脱对外部电源和控制系统的依赖。
• 自主水下航行器：可作为微型水下航行器，利用光场导向实现无缆控制和障碍规避。
• 自驱动器件：通过光热流体效应自推进，无需燃料或外部能量传输，适合长期自主运行。
• 仿生机器人：模拟水生生物趋光性，为仿生机器人提供感知-驱动一体化的设计范例。