科學家研發八爪博士的「機械吸盤」:受章魚啟發,利用水模仿粘液使機器人更輕鬆地提升和釋放物體

科學家研發八爪博士的「機械吸盤」:受章魚啟發,利用水模仿粘液使機器人更輕鬆地提升和釋放物體

在蜘蛛人電影中,八爪博士可以利用他背後的機械爪上天下地。不過,現實世界的科學家則開始參考章魚手臂上的吸盤,想要讓機器人也可以更輕鬆、更節能地提升和釋放粗糙表面的物體。科學家發現,秘訣在於利用水模仿章魚粘液。

科學家研發八爪博士的「機械吸盤」:受章魚啟發,利用水模仿粘液使機器人更輕鬆地提升和釋放物體

與大多數人造吸盤不同,章魚的吸盤在表面粗糙、彎曲或不規則的物體(如岩石)上形成密封毫無問題。一段時間以來,人們一直認為這種效果幾乎完全歸功於吸盤組織的柔軟和可塑性。

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然而,布里斯托爾大學的岳天琪博士及其同事想知道,這些吸盤分泌的粘液的重要性是否被忽視了。為了弄清這個問題,他們製作了一個人造章魚吸盤。

該裝置的杯狀外形與天然吸盤相同,主要由多層重疊的軟矽膠組成。這使得它能在很大程度上適應粗糙表面的輪廓,就像章魚的吸盤一樣。

儘管如此,在初次接觸時,裝置與表面之間仍會存在一些微米大小的間隙。為了填補這些縫隙,需要通過一根附帶的管子注入水。液體流入一個流體系統,在杯子底部形成一個環,就像粘液細胞在章魚吸盤底部形成一個環一樣。

科學家研發八爪博士的「機械吸盤」:受章魚啟發,利用水模仿粘液使機器人更輕鬆地提升和釋放物體

當水從流體系統的微小開口滲出時,它會填滿所有微小的縫隙,形成完美的密封。這樣,水杯就能無限地提起並固定住物體。

由於管中的水始終保持壓力,因此漏出的任何少量水都會立即被補上。當需要釋放物體時,只需抬起杯子的一側邊緣,就能打破密封。

「我們相信,所提出的多尺度自適應吸力機制是一種強大的新型自適應吸力策略,它可能有助於開發多功能軟粘合技術,」Tianqi 說。「目前的工業解決方案使用始終開啟的氣泵來主動產生吸力,但這些氣泵噪音大且浪費能源。」

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關於這種吸盤的論文最近發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜誌上,下面的視訊展示了這種吸盤。有趣的是,伊利諾伊大學的科學家們一直在研究一種人工章魚吸盤,這種吸盤使用了對溫度敏感的水凝膠。

 

 

 

NetEase
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