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爬巖鰍吸附在水下巖石表面
爬巖鰍1000倍自重吸附力
Climbot在船底吸附爬行
爬巖鰍微刺結(jié)構(gòu)、吸附仿真分析及仿生吸爬機(jī)器人Climbot
近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所類生命機(jī)器人研究團(tuán)隊與清華大學(xué)、香港大學(xué)、中國科學(xué)院成都生物研究所以及中國醫(yī)科大學(xué)展開合作，揭示了爬巖鰍緊密吸附-快速爬行運動的機(jī)理，并設(shè)計了一種水下仿生吸-爬機(jī)器人Climbot，該機(jī)器人可實現(xiàn)對運動中的遙控船底的緊貼吸附，以及在水下壁面的滑行。相關(guān)研究成果發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review，NSR）。
爬巖鰍被稱為"水下壁虎"，在水中能夠以相當(dāng)于自身重量1000倍的吸附力吸附固定于壁面，還能以每秒7.83倍體長的速度進(jìn)行快速壁面滑行。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，爬巖鰍具有這種獨特的吸附-滑行行為能力的秘密在于其吸盤邊緣上的微刺結(jié)構(gòu)。這些微刺使爬巖鰍與壁面接觸區(qū)域間的水層在微通道中流動受限，產(chǎn)生粘附效應(yīng)，變成“膠水”，將吸盤緊貼于壁面，形成動態(tài)水密封的狀態(tài)。爬巖鰍既可以通過柔軟的腹部被動變形抵消外界施加的脫附力，也可以通過主動收縮腹部形成強(qiáng)大的吸附力，使其錨定在某個位置。同時，爬巖鰍接觸界面上的水層可以在運動過程中充當(dāng)“潤滑膜”，減小摩擦阻力，有利于在壁面上實現(xiàn)邊吸附邊滑行。這種巧妙的機(jī)制使得爬巖鰍能夠很好地平衡大吸力吸附和快速滑行運動之間的矛盾。
根據(jù)爬巖鰍緊密吸附-快速爬行的行為機(jī)理，研究團(tuán)隊開展仿生機(jī)器人研究，通過微納光刻及翻模技術(shù)成功制作了“仿生微刺”，將其耦合到軟材料3D打印成型的“仿生吸盤”上，同時集成了驅(qū)動和控制單元，設(shè)計制作了水下壁面吸-爬機(jī)器人Climbot。該水下仿生吸爬機(jī)器人可以在運動的遙控船底表面緊貼吸附，并在水下壁面快速滑行。
該研究成果展示了一種全新的水下機(jī)器人壁面吸-爬運動模式，在海洋科學(xué)、海洋環(huán)境監(jiān)測以及海洋工程等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、遼寧省科技人才與自然科學(xué)基金、機(jī)器人學(xué)國家重點實驗室自主課題、清華大學(xué)自主科研計劃等項目的支持。（機(jī)器人學(xué)研究室）
來源：沈陽自動化所
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號