"Onze voorbeelden tonen aan dat we gestructureerde materialen kunnen gebruiken die vervormen in reactie op omgevingsveranderingen om robots aan te sturen en voort te bewegen", legt Chiara Daraio, hoogleraar Werktuigbouwkunde en toegepaste fysica aan Caltech's Division of Engineering and Applied Science, uit. 

De robot maakt gebruik van een repen flexibel polymeer, dat wordt opgerold indien het materiaal afkoelt en juist wordt uitgestrekt indien het materiaal opwarmt. De polymeer is in het lichaam van de robot zo gepositioneerd dat het een schakelaar activeert indien het uitzet, waardoor een pedel wordt geactiveerd die de robot met een roeiende beweging voortbeweegt. 

De schakelaar is gemaakt van een bistabiel element, wat een component is dat in twee verschillende geometrieën stabiel kan zijn. Het gaat om een reep elastisch materiaal dat - indien het polymeer hierop druk uitoefent - van één positie naar een andere positie kan springen. Indien de koude robot in warm water wordt geplaatst, zet het polymeer hierdoor uit en wordt de schakelaar geactiveerd. Hierdoor komt energie vrij, die de pedel in staat stelt te bewegen en de robot voort te bewegen. 

De onderzoekers melden dat het mogelijk is de polymeer repen te finetunen om deze op bepaalde momenten specifieke reacties te laten geven. Zo warmt een dikkere strip polymeer langzamer op, waardoor deze in een later stadium uitzet en de schakelaar later activeert dan een dunnere strip polymeer. Deze eigenschap maakt het mogelijk robots te ontwikkelen die met verschillende snelheden bewegen en draaien. 

In een experiment hebben de onderzoekers een robot met vier pedels op de proef genomen. Deze robot was tijdens het experiment in staat zichzelf voort te bewegen naar een bepaalde locatie, hier een kleine lading af te leveren en vervolgens achteruit terug te peddelen naar zijn oorspronkelijke positie. In de onderstaande video wordt de robot gedemonstreerd. 

Meer informatie is te vinden in de paper 'Harnessing bistability for directional propulsion of soft, untethered robots', die op 15 mei in Proceedings of the National Academy of Sciences is gepubliceerd.