Self-Regulating Plant Robots: Bioinspired Heliotropism and Nyctinasty

机器人 软质材料 软机器人 人工智能 计算机科学 机制(生物学) 生命系统 仿生学 控制工程 生化工程 纳米技术 工程类 材料科学 物理 量子力学
作者
S. Doruk Cezan,H. Tarık Baytekin,Bilge Baytekin
出处
期刊:Soft robotics [Mary Ann Liebert, Inc.]
卷期号:7 (4): 444-450 被引量:18
标识
DOI:10.1089/soro.2019.0036
摘要

Self-regulation (or so-called homeostasis) is a property of all living organisms to maintain an internal stable state through specialized biofeedback mechanisms under varying external and internal conditions. Although these feedback mechanisms in living organisms are complex networks and hard to implement one-to-one in artificial systems, the new approaches in soft robotics may benefit from the concept of self-regulation-especially in the new endeavors of making untethered, autonomous soft robots. In this study, we show a simple system, in which plant robots display heliotropism (sun tracking) and nyctinasty (leaf opening) through artificial self-regulation attained through a bioinspired transpiration mechanism. The feedback involves dehydration/hydration and transpiration events that keep the stem continuously in a metastable position, which maximizes light on plant leaves and the efficiency of light harvesting when solar panels are attached on leaves. We also demonstrate that this artificial feedback can be regulated by doping with light-absorbing chemicals or by changing the geometry of the system, and it can further be expanded to other lightweight systems. Implementing self-regulation into (soft) robots through bioinspired material feedback is beneficial not only for energy efficiency and harvesting but also for achieving embodied intelligence in autonomous soft robots.
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