蜜蜂等傳粉者的喪失是對全球生物多樣性的巨大挑戰(zhàn)，并通過導(dǎo)致糧食生產(chǎn)問題而影響人類。在坦佩雷大學(xué)，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出第一個配備人工肌肉的被動飛行機器人。這種"人造仙女"能否被利用于授粉？

刺激反應(yīng)性聚合物的發(fā)展為下一代小規(guī)模、無線控制的軟體機器人帶來了大量與材料有關(guān)的機會。一段時間以來，工程師們已經(jīng)知道如何使用這些材料來制造能夠行走、游泳和跳躍的小型機器人。到目前為止，還沒有人能夠讓它們飛行。

坦佩雷大學(xué)輕型機器人小組的研究人員現(xiàn)在正在研究如何使智能材料飛行。學(xué)院研究員、小組負責(zé)人曾浩和博士研究員楊劍鋒為他們的項目提出了一個新的設(shè)計，名為FAIRY--基于光反應(yīng)材料組裝的飛行航空機器人。他們已經(jīng)開發(fā)出一種聚合物組裝機器人，它靠風(fēng)飛行，并由光控制。

"優(yōu)于其自然界的同類產(chǎn)品，這種人造種子配備了一個軟性致動器。"曾浩解釋說："該致動器由光反應(yīng)型液態(tài)結(jié)晶彈性體制成，在可見光的激發(fā)下誘發(fā)刷子的打開或關(guān)閉動作。"

響應(yīng)性聚合物允許創(chuàng)建人工、自主操作的二合一結(jié)構(gòu)。在黑暗和平靜的天氣中，"仙女"會保持靜止。當(dāng)有足夠的光線時，該結(jié)構(gòu)會自動打開，在流動的空氣中飛行。資料來源：楊劍鋒/坦佩雷大學(xué)

"人造仙女"由光控制

曾浩和楊劍鋒開發(fā)的"人造仙女"有幾個仿生學(xué)特征。由于其高孔隙率（0.95）和輕質(zhì)（1.2毫克）的結(jié)構(gòu)，它可以很容易地在風(fēng)的引導(dǎo)下漂浮在空中。更重要的是，穩(wěn)定的分離式渦流環(huán)的產(chǎn)生使長距離的風(fēng)力輔助旅行成為可能，它可以由一個光源，如激光束或LED，提供動力和控制。

這意味著可以用光來改變這個微小的蒲公英種子狀結(jié)構(gòu)的形狀。仙女可以通過改變其形狀來手動適應(yīng)風(fēng)向和力量。光束也可以用來控制這種聚合物組件的起飛和降落動作。

潛在的農(nóng)業(yè)應(yīng)用機會

接下來，研究人員將專注于改善材料的敏感性，以使該裝置在陽光下運行。此外，他們將擴大該結(jié)構(gòu)的規(guī)模，使其能夠攜帶微電子裝置，如GPS和傳感器，以及生化化合物。

據(jù)曾浩說，有可能會有更重要的應(yīng)用："這聽起來像科幻小說，但我們研究中包括的概念驗證實驗表明，我們開發(fā)的機器人為適合人工授粉的現(xiàn)實應(yīng)用提供了重要的一步。"

在未來，數(shù)百萬攜帶花粉的人工蒲公英種子可以通過自然風(fēng)自由散布，然后通過燈光引導(dǎo)到有樹木等待授粉的特定區(qū)域。這將對全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)生巨大影響，因為全球變暖導(dǎo)致的傳粉者的喪失已經(jīng)對生物多樣性和糧食生產(chǎn)構(gòu)成了嚴重威脅。

許多問題尚待解決

然而，許多問題需要首先得到解決。例如，如何以精確的方式控制著陸點？如何重復(fù)使用這些設(shè)備并使其可被生物降解？這些問題需要與材料科學(xué)家和從事微型機器人工作的人密切協(xié)作。

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