一、靈感源自壁虎,GASS 爬行機(jī)器人能靜止在 51 ° 斜坡上
壁虎可以在多種環(huán)境中攀爬,并且它的爪子不會留下粘性殘留物。這曾成為許多爬墻機(jī)器人的靈感來源,而卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員首次將目光著眼于壁虎爪上的粘膜,開發(fā)粘性材料,讓爬行機(jī)器人可以進(jìn)行水下活動。

" 水下活動是新材料的亮點(diǎn)。" 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的 Sampada Acharya 說。" 我們可以嘗試將這一材料用于水下探索和日常醫(yī)療活動。"
一般情況下,研究人員制造粘性材料需要在無菌室中進(jìn)行,程序較為復(fù)雜。該團(tuán)隊通過使用衍射光柵薄膜,以經(jīng)濟(jì)高效的方式簡化了舊有流程。
為了測試這種材料的黏附性能,該團(tuán)隊開發(fā)了一種 GASS 爬行機(jī)器人,機(jī)器人的五只足上使用了新型黏附材料。
在評估 GASS 爬行機(jī)器人附著于玻璃、丙烯酸和不銹鋼表面上的性能時,研究人員發(fā)現(xiàn),在粘性支腳在潮濕和干燥條件下,機(jī)器人的運(yùn)動能力都有了顯著提升。機(jī)器人可以在 25 度的斜坡上爬升,并靜止停留在 51 度的斜坡上。
二、新型黏附材料可用于防范醫(yī)院感染和醫(yī)療傳感器
該論文的主要作者 Sampada Acharya 和 Peter Roberts 的專研領(lǐng)域?yàn)獒t(yī)療保健。盡管兩位的目標(biāo)方向不同,但他們都發(fā)現(xiàn)這種黏附材料有其實(shí)用價值。
Acharya 的研究重點(diǎn)是收集感染環(huán)境中的病原體(例如細(xì)菌,病毒,真菌)。它的研究目的是通過黏附材料等方式,收集病原體,以減少患者在醫(yī)院的獲得性感染(住院病人在醫(yī)院內(nèi)獲得的感染)。這些黏附材料將安裝在自主機(jī)器人中使用。
" 我希望看到廠商在未來的機(jī)器人中使用該黏附材料。該黏附材料可以收集和檢測物體表面的病原體。這將減少醫(yī)院感染病例,降低運(yùn)營成本并使患者的生活更輕松。"Acharya 解釋道。" 目前,我們研發(fā)的 GASS 爬行機(jī)器人能夠在不同表面上移動。這意味著我們離投入生產(chǎn)的目標(biāo)更近了一步。"
Roberts 是機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室教授 Carmel Majidi 的博士候選人,一直致力于開發(fā)生物電勢電極傳感器(包括心電圖 ECG,肌電圖 EMG,腦電圖 EEG)的研究。為了使這些傳感器在皮膚上有效發(fā)揮作用,盡管皮膚表面存在頭發(fā)、汗水和其他污染物顆粒,它們?nèi)孕枰掣皆谄つw上。
" 這種新型黏附材料在皮膚上效果較好,"Roberts 說。" 該材料使用接觸分裂效應(yīng),模擬天然壁虎的粘合作用,增強(qiáng)了材料的附著力。"

未來,該團(tuán)隊希望進(jìn)一步改進(jìn)新型壁虎黏附材料和 GASS 爬行機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)水下作業(yè)、陡坡爬行以及運(yùn)動速度提升。
結(jié)語:新型黏附材料或?qū)⒅C(jī)器人研究
新型黏附材料不僅可用于攀爬輔助材料和收集病原體等領(lǐng)域,未來或?qū)?yīng)用于更多的機(jī)器人領(lǐng)域。并且由于其可黏附且柔軟的特性,與剛性材料相比,更適合應(yīng)用于仿生機(jī)器人等領(lǐng)域。
在過去讓機(jī)器人在各種表面上攀爬是一件較為困難的事,但隨著該研究團(tuán)隊在壁虎中得到靈感,巧妙地解決了這一難題,讓機(jī)器人不僅可以在各種表面攀爬,還可以在傾斜表面靜止不動。如果這一技術(shù)未來應(yīng)用于機(jī)器人開發(fā)中,或可推動新型機(jī)器人研究。