章鱼启发机器人开发新吸力机制

布里斯托大学的科学家开发出一种新型机器人吸盘,可以抓住粗糙、弯曲和沉重的石头。

来源:Robohub

该团队位于布里斯托机器人实验室,研究了章鱼生物吸盘的结构,这种吸盘具有极强的自适应吸力,可以将其固定在岩石上。

布里斯托机器人实验室

在今天发表在 PNAS 杂志上的研究成果中,研究人员展示了他们如何能够创建一个多层软结构和一个人工流体系统来模仿生物吸盘的肌肉和粘液结构。

吸力是软体生物实现对各种物体的强力抓握的一种高度进化的生物粘附策略。生物吸盘可以自适应地附着在岩石和贝壳等干燥的复杂表面上,这对于当前的人工吸盘来说极具挑战性。虽然人们认为生物吸盘的自适应吸力是其软体机械变形的结果,但一些研究表明,吸盘内粘液的分泌可能是帮助其附着在复杂表面的另一个关键因素,这要归功于其高粘度。

主要作者岳天琪解释道:“最重要的进展是我们成功证明了机械构象(使用软材料贴合表面形状)和液体密封(将水扩散到接触表面上)相结合的有效性,可以提高吸盘在复杂表面上的适应性。这也可能是生物体能够实现自适应吸力的秘密。”

岳天琪

他们的多尺度吸力机制是机械构象和调节水封的有机结合。多层软材料首先对基底产生粗糙的机械构象,将泄漏孔径缩小到微米级。然后通过基于物理模型的人工流体系统调节水分泌来密封剩余的微米级孔径,从而使吸盘在不同表面上实现长吸力寿命,但溢流最少。

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论文 PNAS