仿生機器人壁虎

仿生機器人壁虎，珠海新概念航空太空飛行器有限公司李曉陽博士和他領導的研究組，2008年11月15日研製成功仿生機器人壁虎“神行者”。仿生機器人”是指模仿生物、從事生物特點工作的機器人。目前在西方國家，機械寵物十分流行，仿生機器壁虎“神行者”作為一種體積小、行動靈活的新型智慧型機器人，有可能在不久的將來廣泛套用於搜尋、救援、反恐，以及科學實驗和科學考察。另外，仿麻雀機器人可以擔任環境監測的任務，具有廣闊的開發前景。

基本介紹

• 中文名：仿生機器人壁虎
• 外文名：Simulation Robot Gecko
• 成功時間：2008年11月15日
• 研究人員：李曉陽博士和他領導的研究組

神行者

仿生機器壁虎“神行者”作為一種體積小、行動靈活的新型智慧型機器人，有可能在不久的將來廣泛套用於搜尋、救援、反恐，以及科學實驗和科學考察。據李曉陽博士介紹，這種機器人壁虎，能在各種建築物的牆面、地下和牆縫中垂直上下迅速攀爬，或者在天花板下倒掛行走,對光滑的玻璃、粗糙或者粘有粉塵的牆面以及各種金屬材料表面都能夠適應，能夠自動辨識障礙物並規避繞行，動作靈活逼真。其靈活性和運動速度可媲美自然界的壁虎。

“神行者”在垂直牆面上快速攀爬運動

啟發

在自然界，壁虎依靠神奇的四腳靜止時緊緊吸附，移動時輕鬆脫離。許多對壁虎腳足剛毛的研究認為，壁虎之所以能夠攀檐走壁，完全是壁虎腳與攀爬對象之間“范德華力”作用的結果。因此，多年來各國科研人員都致力於用納米材料來模仿壁虎腳剛毛，並製造了各式各樣的“機器壁虎”。然而，這些“機器壁虎”大都只能局限於在光滑的物體表面緩慢移動，需要外接電源和控制裝置，無法有效控制“強吸附”、“弱脫附”過程以及運動方向，更不能克服萬有引力的作用倒立在天花板下運動。

理論研究方向

珠海新概念航空太空飛行器有限公司的科技人員認為：人類之所以能夠走跑跳，絕非僅僅是因為人類有一雙腳，壁虎也一樣，腳只是生物測量感測綜合分析運動系統的執行終端而已。因此，僅僅研究和模仿壁虎的腳及其表面能力是東施效顰，不可能造出有實用意義的機器壁虎。通過長期的探索研究，珠海新概念航空太空飛行器有限公司的科技人員提出並建立了機器壁虎創新科學理論及其實現技術，而機器壁虎“神行者”則是基於該理論及其實現技術的初步產物。

“神行者”在天花板下快速行走

粘蟲

美國仿生機器壁虎“粘蟲”(Stickybot)，由美國史丹福大學教授馬克·庫特科斯基的研究小組開發，足底長著人造毛(由人造橡膠製成)。這些微小的聚合體毛墊能確保足底和牆壁接觸面積大，進而使范德瓦爾斯粘性達到最大化。

美國五角大樓已有興趣開發爬行手套和爬行鞋，這些都是受壁虎的活動啟發。庫特科斯基表示，“粘蟲”式機器人還可作為行星探測器或救援裝置使用。

原理

參與研製這種機器人的科學家Mark Cutkosky解釋了這種神奇吸力手的原理，在每個吸力手上，都有數百萬根由人造橡膠製造的毛髮，每根細毛的直徑大約只有500個納米左右，比人類的毛髮還細很多，每根這種毛髮的長度則只有不到2微米，這使得“粘人”的吸力手能非常的接近玻璃壁的表面，這樣的結構還能夠使得人造橡膠毛髮中的分子和玻璃壁分子的距離異常接近。 此時，兩者的分子們之間會產生一種奇異的自然現象，分子弱電磁引力，也叫“范德瓦爾斯力”。每一對這種力大約可以幫助毛髮產生抓起一隻螞蟻的力量。

美國仿生機器壁虎Stickybot

雖然每一對力並不大，但是數百萬根毛髮產生的這種吸力卻能夠產生驚人的力量。根據史丹福大學分子物理學科學家們的研究，2平方毫米大小內的100萬根這樣的毛髮就能夠支持提起20公斤重量。所以要讓機器人能夠附著在直壁上，吸力手只需要增大分子接觸面。

在每根毛髮的末梢，還有上千根更加細小的毛髮分枝，每根毛髮分枝的前端又有一個分叉。無數的這種“范德瓦爾斯力”集合起來，“粘人”機器人也就自然能在牆壁上行走了。事實上，壁虎也是使用了手掌上數百萬級的被稱為“剛毛”的毛髮完成同樣的工作的。

機器壁虎未來

這項發明可不僅僅是為了樂趣，Mark Cutkosky表示，由於“粘人”機器人的爬牆能力並不像此前，利用真空吸盤靠大氣壓力吸附在垂直壁上的機器人那樣依賴大氣壓，所以這種新機器人在將來可以用在太空探索、空間衛星維修和特殊環境的救險中。

此外“粘人”機器人也引起了美國軍方的關注，他們希望能夠進一步開發這種產品，讓它們能為特種作戰的士兵提供爬行手套和爬行服裝。