五花八门的爬墙机器人.doc

五花八门的爬墙机器人爬墙对于我们大多数人来说都是一件天大的难事，但对于机器人来说似乎并不难，多年来全球各地的科学家们先后探索了磁力、热熔胶、真空吸盘、仿生壁虎爪、超音速喷气、微针刺、静电黏性等多种让机器人趴在墙上的方式。但这些机器人听起来貌似非常的高大上，但当真正深入研究可能才发现，哇原来大多数原理都那么简单，几乎小学生都能想到。磁力自是不必说了肯定都知道为啥，那么剩下的爬墙机器人都是啥样的呢？热熔胶来自瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家们早在几年前便提出了这样的想法，利用热熔胶或HMA的特性：当它们通过胶枪加热时固体就会变成黏性液体，当黏性液体再次凝固，胶液与墙壁便粘合在一起了。虽然用来处理小胶点热熔的时间比较长（每次等待粘合剂便需要90秒），而且它对环境的要求也相对较高，但是HMA胶点的承重能力还是相当可观的，据介绍一个4平方厘米的小补丁就能承重60公斤。另外，来自以色列的科学家，从蜗牛那获得灵感，同样采用胶粘的形式，让机器人获得了爬墙的能力，只不过这次的浇水会一直停留在融化状态，才能缓缓向上移动。微刺针秋天十分农村孩子去地里玩，回来时衣服上总会带来很多不知名的各种野草种子，微刺针就和这个原理类似。加州大学伯克利分校的科学家利用这个原理设计出了机器人CLASH，它的设计是通过小小的多刺脚趾将垂直或近乎垂直的布料表面拉紧。再搭配巧妙的机械结构，使得长10厘米，15克重的小型机器人，步态频率达到了美妙34步，成为现存速度最快的攀爬机器人之一，最快能以24厘米每秒的速度向上移动。虽然CLASH只能攀爬织物，但微刺针原理还是能应用到其他领域的，比如用来攀爬表面粗糙的石头。下图是某科研团队研发的攀岩机器人，每只脚上750多个微小的爪子能够帮它牢牢的抓住岩石表面，顺利攀爬。静电吸附静电吸附我们更不陌生了，小时候拿着吹起来的气球不惜搞乱发型在脑袋上蹭来蹭去，为的就是看气球能够吸在墙上。国际斯坦福研究协会可能是从这方面获得了灵感，研发出来一款靠静电吸附的爬墙机器人。这是一款无四肢爬墙机器人，它依赖能够产生正、负电极的履带吸附在墙面上，这款机器人体重轻盈，能够被遥控器操控，而且履带的材质能够在任何非导电材料中产生静电，并且适用于任何或光滑或粗糙的表面。超音速喷气如果说前面几个爬墙姿势都是小儿科，那么剩下的这些就略微的高大上一些了。这次的超音速喷气爬墙运用的是伯努利原理：如果流体的速度慢，压强就大；速度快，其压强就小。高压的空气流沿着爪的边缘喷出，形成一个“真空腔”，手爪就可以用来“抓取”距离很近的物件，而并不需要接触到物件。这样的机器人手爪通常用来拿起一些特殊的东西，它们或容易破碎，或需要无接触处理以避免感染。上图是新西兰坎特伯雷大学的研究小组研制了比传统装置的吸力强5倍的超音速伯努利机器人手爪，其气流的喷出速度是音速的3倍，它强大的附着力不仅能满足爬墙的需求，甚至还能在房顶上穿梭。仿生壁虎粘合剂说到爬墙就不得不提一下壁虎了，而说到壁虎就不得不提一提它拿万能的爪子了。壁虎的脚抓上有数百万根细小的刚毛，每根刚毛直径仅有几微米，而且每根刚毛的末端还会分叉处数百根绒毛。这数量庞大的绒毛在于物体接触时会产生范德华力，使其能够承受超过自身数百倍的重量。斯坦福大学的科学家们便复制了壁虎的脚趾，制造出一种仿生壁虎机器人Stickybot。而且，这种仿生壁虎材料经过这么多年发展，已经不仅仅能应用到爬壁机器人身上了，比如前段时间我们发布的6个火柴盒大小的机器人能拉动一辆1.8吨的汽车，其脚底的原理也是仿生壁虎粘合剂。还有很多原理类似的爬墙机器人，这里有不一一介绍了，小伙伴们有啥补充，欢迎在下面留言告诉我们。