布里斯托大学机器人实验室：机器人也能“学”章鱼、蜗牛，轻松抓取与攀爬！

想象一下，如果机器人能够像章鱼一样牢牢吸附在粗糙崎岖的岩石上，或者像蜗牛那样在墙面上悠然负重爬行，那会是多么神奇的一幕！近日，布里斯托大学机器人实验室的Jonathan Rossiter教授课题组就为我们带来了这样的“超能力”！课题组的研究者从大自然中汲取灵感，学习了章鱼和蜗牛的“独门秘籍”——粘液真空吸附。他们发现，生物吸盘强大的真空吸附能力关键在于它们那神奇的粘液。于是，他们决定将这种粘液的力量“移植”到机器人身上，并成功用水模拟了生物粘液在吸盘中的增强作用。这项创新性的研究成果，以“Bioinspired multiscale adaptive suction on complex dry surfaces enhanced by regulated water secretion”和“Snail-inspired water-enhanced soft sliding suction for climbing robots”为题，分别发表在《PNAS》和《Nature Communications》上。论文第一作者为岳天奇博士，通讯作者为Jonathan Rossiter教授。

【章鱼吸盘大揭秘：机器人也能“吸”得牢！】

章鱼吸盘，听起来就让人联想到那强大的适应性吸附能力。但你知道吗，除了它们柔软的肌肉与表皮，粘液也起到了重要作用。粘液的高粘性可以极大降低真空的泄露速率，因此吸盘可以牢牢地固定在粗糙崎岖的物体表面。通过结合多层软材料和“人工水腺”，研究者们设计了一种新型的水增强的机器人真空吸盘，它就像章鱼的吸盘一样，可以牢牢地吸在各种表面上。不仅如此，这个吸盘还有一个秘密武器——人工水腺的控制器。就像章鱼受神经调控的粘液分泌系统一样，人工水腺可以根据抓取面的材质调节分泌水的速度，来进一步增强吸盘的抓取能力。这样一来，机器人就能稳稳当当地吸住各种物体了！

图1：仿章鱼适应性真空吸附的工作原理。

【蜗牛爬墙新技能：机器人也能“滑”得溜！】

蜗牛，这个看似慢吞吞的小家伙，其实也有它的独门绝技——负重滑行。研究者们发现，其中的关键在于它那产生强大真空吸力的湿润的“肚子”。蜗牛腹部分泌的粘液可以消除与墙面的摩擦力，同时还能增强真空吸附的稳定性。因此，蜗牛不但可以轻松滑行，还可以在滑行的过程中保持强大的负载能力。研究者模仿了这一特点，设计出一种新型水增强的滑动真空吸附机制。这种机制使用水润湿吸盘底部，因此吸盘就可以像蜗牛的“肚子”一样，让负载11倍自重的机器人在天花板上如履平地。而且，这种机制还有一个好处——它的能耗极低，因为负重不会额外消耗能量。就像蜗牛在墙面上悠然爬行一样，机器人也能在表面上轻松穿梭了！

图2：仿蜗牛滑动真空吸附的工作原理。

【总结】

通过学习大自然中软体动物的独特吸盘技能，研究者们成功地赋予了机器人吸盘新的“超能力”。这些吸盘不仅能够使机器人稳稳当当地抓住不规则的物体，还能让机器人背负重物轻松滑行。或许在不远的将来，我们就能看到更多像这样拥有“超能力”的机器人了！

来源：高分子科学前沿

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