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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(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所類生命機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)、香港大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所以及中國(guó)醫(yī)科大學(xué)展開(kāi)合作，揭示了爬巖鰍緊密吸附-快速爬行運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，并設(shè)計(jì)了一種水下仿生吸-爬機(jī)器人Climbot，該機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(guó)家科學(xué)評(píng)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(zhǎng)的速度進(jìn)行快速壁面滑行。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，爬巖鰍具有這種獨(dú)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(dòng)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(dòng)態(tài)水密封的狀態(tài)。爬巖鰍既可以通過(guò)柔軟的腹部被動(dòng)變形抵消外界施加的脫附力，也可以通過(guò)主動(dòng)收縮腹部形成強(qiáng)大的吸附力，使其錨定在某個(gè)位置。同時(shí)，爬巖鰍接觸界面上的水層可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中充當(dāng)“潤(rùn)滑膜”，減小摩擦阻力，有利于在壁面上實(shí)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(yùn)動(dòng)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(duì)開(kāi)展仿生機(jī)器人研究，通過(guò)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(shí)集成了驅(qū)動(dòng)和控制單元，設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)模式，在海洋科學(xué)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)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(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題、清華大學(xué)自主科研計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。（機(jī)器人學(xué)研究室）

來(lái)源：沈陽(yáng)自動(dòng)化所