爬牆對於我們大多數人來說都是一件天大的難事, 但對於機器人來說似乎並不難, 多年來全球各地的科學家們先後探索了磁力、熱熔膠、真空吸盤、仿生壁虎爪、超音速噴氣、微針刺、靜電黏性等多種讓機器人趴在牆上的方式。
但這些機器人聽起來貌似非常的高大上, 但當真正深入研究可能才發現, 哇原來大多數原理都那麼簡單, 幾乎小學生都能想到。 磁力自是不必說了肯定都知道為啥, 那麼剩下的爬牆機器人都是啥樣的呢?
熱熔膠
來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科學家們早在幾年前便提出了這樣的想法,
雖然用來處理小膠點熱熔的時間比較長(每次等待粘合劑便需要90秒), 而且它對環境的要求也相對較高,
另外, 來自以色列的科學家, 從蝸牛那獲得靈感, 同樣採用膠粘的形式, 讓機器人獲得了爬牆的能力, 只不過這次的澆水會一直停留在融化狀態, 才能緩緩向上移動。
微刺針
秋天十分農村孩子去地裡玩, 回來時衣服上總會帶來很多不知名的各種野草種子, 微刺針就和這個原理類似。 加州大學伯克利分校的科學家利用這個原理設計出了機器人CLASH, 它的設計是通過小小的多刺腳趾將垂直或近乎垂直的布料表面拉緊。
再搭配巧妙的機械結構, 使得長10釐米, 15克重的小型機器人, 步態頻率達到了美妙34步, 成為現存速度最快的攀爬機器人之一, 最快能以24釐米每秒的速度向上移動。
雖然CLASH只能攀爬織物, 但微刺針原理還是能應用到其他領域的, 比如用來攀爬表面粗糙的石頭。 下圖是某科研團隊研發的攀岩機器人, 每只腳上750多個微小的爪子能夠幫它牢牢的抓住岩石表面, 順利攀爬。
靜電吸附
靜電吸附我們更不陌生了,小時候拿著吹起來的氣球不惜搞亂髮型在腦袋上蹭來蹭去,為的就是看氣球能夠吸在牆上。國際斯坦福研究協會可能是從這方面獲得了靈感,研發出來一款靠靜電吸附的爬牆機器人。
這是一款無四肢爬牆機器人,它依賴能夠產生正、負電極的履帶吸附在牆面上,這款機器人體重輕盈,能夠被遙控器操控,而且履帶的材質能夠在任何非導電材料中產生靜電,並且適用於任何或光滑或粗糙的表面。
超音速噴氣
如果說前面幾個爬牆姿勢都是小兒科,那麼剩下的這些就略微的高大上一些了。這次的超音速噴氣爬牆運用的是伯努利原理:如果流體的速度慢,壓強就大;速度快,其壓強就小。高壓的空氣流沿著爪的邊緣噴出,形成一個“真空腔”,手爪就可以用來“抓取”距離很近的物件,而並不需要接觸到物件。這樣的機器人手爪通常用來拿起一些特殊的東西,它們或容易破碎,或需要無接觸處理以避免感染。
上圖是紐西蘭坎特伯雷大學的研究小組研製了比傳統裝置的吸力強5倍的超音速伯努利機器人手爪,其氣流的噴出速度是音速的3倍,它強大的附著力不僅能滿足爬牆的需求,甚至還能在房頂上穿梭。
仿生壁虎粘合劑
說到爬牆就不得不提一下壁虎了,而說到壁虎就不得不提一提它拿萬能的爪子了。壁虎的腳抓上有數百萬根細小的剛毛,每根剛毛直徑僅有幾微米,而且每根剛毛的末端還會分叉處數百根絨毛。這數量龐大的絨毛在於物體接觸時會產生范德華力,使其能夠承受超過自身數百倍的重量。斯坦福大學的科學家們便複製了壁虎的腳趾,製造出一種仿生壁虎機器人Stickybot。
而且,這種仿生壁虎材料經過這麼多年發展,已經不僅僅能應用到爬壁機器人身上了,比如前段時間我們發佈的6個火柴盒大小的機器人能拉動一輛1.8噸的汽車,其腳底的原理也是仿生壁虎粘合劑。
還有很多原理類似的爬牆機器人,這裡有不一一介紹了,小夥伴們有啥補充,歡迎在下面留言告訴我們。
靜電吸附
靜電吸附我們更不陌生了,小時候拿著吹起來的氣球不惜搞亂髮型在腦袋上蹭來蹭去,為的就是看氣球能夠吸在牆上。國際斯坦福研究協會可能是從這方面獲得了靈感,研發出來一款靠靜電吸附的爬牆機器人。
這是一款無四肢爬牆機器人,它依賴能夠產生正、負電極的履帶吸附在牆面上,這款機器人體重輕盈,能夠被遙控器操控,而且履帶的材質能夠在任何非導電材料中產生靜電,並且適用於任何或光滑或粗糙的表面。
超音速噴氣
如果說前面幾個爬牆姿勢都是小兒科,那麼剩下的這些就略微的高大上一些了。這次的超音速噴氣爬牆運用的是伯努利原理:如果流體的速度慢,壓強就大;速度快,其壓強就小。高壓的空氣流沿著爪的邊緣噴出,形成一個“真空腔”,手爪就可以用來“抓取”距離很近的物件,而並不需要接觸到物件。這樣的機器人手爪通常用來拿起一些特殊的東西,它們或容易破碎,或需要無接觸處理以避免感染。
上圖是紐西蘭坎特伯雷大學的研究小組研製了比傳統裝置的吸力強5倍的超音速伯努利機器人手爪,其氣流的噴出速度是音速的3倍,它強大的附著力不僅能滿足爬牆的需求,甚至還能在房頂上穿梭。
仿生壁虎粘合劑
說到爬牆就不得不提一下壁虎了,而說到壁虎就不得不提一提它拿萬能的爪子了。壁虎的腳抓上有數百萬根細小的剛毛,每根剛毛直徑僅有幾微米,而且每根剛毛的末端還會分叉處數百根絨毛。這數量龐大的絨毛在於物體接觸時會產生范德華力,使其能夠承受超過自身數百倍的重量。斯坦福大學的科學家們便複製了壁虎的腳趾,製造出一種仿生壁虎機器人Stickybot。
而且,這種仿生壁虎材料經過這麼多年發展,已經不僅僅能應用到爬壁機器人身上了,比如前段時間我們發佈的6個火柴盒大小的機器人能拉動一輛1.8噸的汽車,其腳底的原理也是仿生壁虎粘合劑。
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