这款微型机器人像壁虎一样抓握,像尺蠖一样爬行

几种独特的动物启发了这款无需外部电源的新型软体机器人的设计。
Soft robot inspired by gecko and inchworm moving across surface
GeiwBot 的运动能力来自于昆虫和爬行动物的运动。 滑铁卢大学

部分灵感来自爬行动物令人印象深刻的抓握能力的机器人已经 能够爬墙和穿越天花板,但到目前为止,它们仍然庞大且相对笨重。 然而,如果能够将类似的可移动性融入蓬勃发展的 软体机器人 世界,那么从医疗行业到搜索和救援行动,将为所有领域打开无限的可能性。

考虑到这一点,加拿大滑铁卢大学的研究人员最近着手实现了这一目标。正如《Cell Reports Physical Science》杂志最近一期所展示的那样,该团队新开发的、长四厘米、宽三毫米、厚一毫米的机器人借鉴了壁虎的抓握能力和尺蠖的运动方式。

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壁虎著名抓握能力的物理原理是所谓的 范德华力。当分子和电子相互作用并产生电磁吸引力时,就会发生这种情况。在爬行动物的情况下,它们微观的脚趾毛发与墙壁表面摩擦,产生范德华力,使其能够粘附在它走过的任何地方。尺蠖的收缩运动则有助于在移动时向前推进。通过结合这两种灵感,研究人员的新发明利用紫外线和磁场在地面、墙壁甚至天花板上滑行。

尽管其机动性令人印象深刻,但该机器人的真正优势可以说在于其完全无线。据研究人员称,GeiwBot(壁虎和尺蠖影响的复合词)是同类产品中第一个不需要连接外部电源的机器人。这意味着这个巧妙的小机器人有一天可以用于远程控制的手术等领域。其他用途还包括能够进入难以到达的区域,例如在搜索和救援紧急行动中。

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尽管有来自大自然的灵感,但构成 GeiwBot 的实际材料在实验室之外是找不到的。该设备由一条对光敏感的聚合物条构成,该聚合物条像尺蠖一样弯曲和伸直,而液晶弹性体和合成磁性贴片则分别在两端模仿壁虎的抗重力抓握能力。

该团队最终希望创造和完善一种能够完全摒弃磁铁,转而使用紫外线驱动移动的爬行软体机器人。从那里,还有可能对 GeiwBot 的设计进行改进,以使用近红外辐射代替紫外线,从而使该设备更具生物相容性。 

一份声明 中,滑铁卢大学纳米技术特聘教授兼论文合著者 Boxin Zhao 解释说:“尽管仍有局限性需要克服,但这一发展代表了利用仿生学和智能材料制造软体机器人的一个重要里程碑,”并补充说,“大自然是灵感的宝库,纳米技术是应用其经验教训的令人兴奋的方式。”

 

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