Onderzoekers van het Max-Planck-Institut  für Intelligente Systeme in Stuttgart hebben in samenwerking met de Finse Universiteit van Tampere een gelachtige robot ontwikkeld die gemaakt is van vloeibare kristallen die met licht kan worden bestuurd. Dat heeft Max-Planck vandaag bekendgemaakt in een persbericht.

De inspiratiebron voor de robot waren zeeslakken. Net als het zachte lichaam van deze ongewervelden dieren kan de “snail-o-bot” zich vervormen tot een vloeistof wanneer hij wordt blootgesteld aan licht. De robot is dan in staat te kruipen, te lopen, te springen en te zwemmen in het water.

De wetenschappers zien hun onderzoeksproject als een volgende stap op zoek naar goed functionerende draadloze, gemakkelijk vervormbare robots die kunnen worden gebruikt bij bijvoorbeeld operaties waarbij robots worden ingebracht om bepaalde handelingen door te voeren.

Spaanse danseres, Foto Max-Planck

Bewegen in water

De ontwikkeling van een beweegbare constructie die gemakkelijk van vorm kan veranderen en vrij kan bewegen in het water is volgens Max-Planck een grote uitdagingen voor de robotica. De meeste van de bekende zachte materialen zijn namelijk moeilijk op een gecontroleerde manier te vervormen door de weerstand van water.

De wetenschappers van Max-Planck en de Universiteit Tampere hebben nu een materiaal gevonden dat aan hun eisen voldeed: lichtgevoelige vloeibare kristallen (LCG’s). Dergelijke LCG’s (een soort gel) zijn niet eerder gebruikt in de robotica.

Spaans danseres

De onderzoekers werden geïnspireerd door de natuur. “We hebben verschillende dieren bestudeerd die zich gemakkelijk in water kunnen voortbewegen”, legt onderzoeker Hamed Shahsavan uit van Max-Planck. “De dieren die heel goed kunnen bewegen in vloeistof zijn dieren die een zacht en gelachtig lichaam hebben. Onze heldin was de zogenoemde Spaanse danseres (hexabranchus sanguineus), die zich zowel op de zeebodem kan bewegen als vrij kan zwemmen. Maar we werden ook geïnspireerd door andere zachte ongewervelde dieren.”

Volgens Shahsavan kwamen de onderzoekers al snel uit bij LCG’s als bouwmateriaal omdat ze verschillende voordelen hebben. Ten eerste reageren ze op licht. “Door gebruik te maken van licht kunnen we onze draadloze robot manipuleren zonder starre en volumineuze aandrijvings-, sensor- en bedieningscomponenten aan boord. Zelfs met weinig energie of een lage temperatuur kunnen we grote vormveranderingen bereiken en verschillende soorten bewegingen uitvoeren.”

Het tweede voordeel is dat door de gelmoleculen in een specifiek patroon te rangschikken, de totale constructie van slechts enkele millimeters zijn vorm kan veranderen wanneer licht bepaalde delen van de robot verlicht. Zodra het lichtgevoelige rubberbandachtige materiaal aan licht wordt blootgesteld, kan het snelle vormveranderingen doorvoeren, waardoor het kan kruipen, rennen, springen en zwemmen. Dat komt doordat LCG’s hun dichtheid met 7 tot 8% verminderen bij blootstelling aan licht. Bij blootstelling aan licht worden de afzonderlijke LCG’s dus lichter en zweven naar boven.

De onderzoekers hebben hun studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences PNAS.