布里斯托大学的研究人员开发出一种旨在模仿蜗牛运动的机器人。
为了使机器人的导航方式不断创新,该团队位于布里斯托尔机器人实验室,他们为机器人配备了滑动吸力装置,使该装置可以在水上滑动,水是蜗牛粘液的替代品,也起到粘合剂的作用。
这项研究今天发表在《自然通讯》杂志上,展示了一种让机器人轻松攀爬墙壁的新方法,可能会改变机器人自动检查难以接近的表面(例如风力涡轮机叶片、船体、飞机和摩天大楼玻璃窗)的方式。这些特点还使滑动吸盘在未来机器人领域(包括工业抓取、攀爬、户外和运输)的应用方面具有巨大潜力。
蜗牛仅用一个高负载吸盘就能稳定地在表面上滑动,为下一代攀爬机器人提供了一种高效的粘附运动机制。蜗牛滑动吸盘行为的关键因素是粘液分泌,它可以减少摩擦并增强吸力。
主要作者岳天琪解释说:“人们知道蜗牛具有稳定的粘性滑动行为,即使它们承载着很重的有效载荷,在这种情况下是壳。
“受此启发,我们提出了一种‘滑动吸力’机制,并研发了滑动吸力机器人,实现了与蜗牛媲美的滑动能力。”
由于粘液在滑动吸力机制中起着重要作用,该团队使用水作为廉价、易于获取且清洁的人造粘液,以帮助机器人在保持吸力的同时滑动。他们优化了吸盘的材料,设计了机器人的机电系统,并能够展示机器人的实际应用,例如携带 200 克的物体和避开障碍物。该机器人还展示了携带 1 公斤物体(比其自身重 10 倍)的高负载滑动能力。
滑动吸力可使轻型机器人垂直和倒置滑动,实现高速滑动,并且在静态吸附期间不需要能量。
天琪补充道:“通过滑动吸附机器人的演示,我们证明了滑动吸附具有能耗低、吸附效率高、安全性高、承载能力强、复杂度低等特点,而且吸附过程中只会留下容易蒸发的水迹。
“我们研究最令人兴奋的发现是,所提出的滑动吸力机制是一种新颖的清洁攀爬策略,将显著推动下一代攀爬机器人的发展。”