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仿生機器人壁虎的美國仿生機器壁虎“粘蟲”

美國仿生機器壁虎“粘蟲”(Stickybot),由美國斯坦福大學教授馬克·庫特科斯基的研究小組開發,足底長著人造毛(由人造橡膠制成)。這些微小的聚合體毛墊能確保足底和墻壁接觸面積大,進而使範德瓦爾斯粘性達到最大化。

美國五角大樓已有興趣開發爬行手套和爬行鞋,這些都是受壁虎的活動啟發。庫特科斯基表示,“粘蟲”式機器人還可作為行星探測器或救援裝置使用。 參與研制這種機器人的科學家Mark Cutkosky解釋了這種神奇吸力手的原理,在每個吸力手上,都有數百萬根由人造橡膠制造的毛發,每根細毛的直徑大約只有500個納米左右,比人類的毛發還細很多,每根這種毛發的長度則只有不到2微米,這使得“粘人”的吸力手能非常的接近玻璃壁的表面,這樣的結構還能夠使得人造橡膠毛發中的分子和玻璃壁分子的距離異常接近。 此時,兩者的分子們之間會產生壹種奇異的自然現象,分子弱電磁引力,也叫“範德瓦爾斯力”。每壹對這種力大約可以幫助毛發產生抓起壹只螞蟻的力量。

雖然每壹對力並不大,但是數百萬根毛發產生的這種吸力卻能夠產生驚人的力量。根據斯坦福大學分子物理學科學家們的研究,2平方毫米大小內的100萬根這樣的毛發就能夠支持提起20公斤重量。所以要讓機器人能夠附著在直壁上,吸力手只需要增大分子接觸面。

在每根毛發的末梢,還有上千根更加細小的毛發分枝,每根毛發分枝的前端又有壹個分叉。無數的這種“範德瓦爾斯力”集合起來,“粘人”機器人也就自然能在墻壁上行走了。事實上,壁虎也是使用了手掌上數百萬級的被稱為“剛毛”的毛發完成同樣的工作的。 這項發明可不僅僅是為了樂趣,Mark Cutkosky表示,由於“粘人”機器人的爬墻能力並不像此前,利用真空吸盤靠大氣壓力吸附在垂直壁上的機器人那樣依賴大氣壓,所以這種新機器人在將來可以用在太空探索、空間衛星維修和特殊環境的救險中。

此外“粘人”機器人也引起了美國軍方的關註,他們希望能夠進壹步開發這種產品,讓它們能為特種作戰的士兵提供爬行手套和爬行服裝。