Осьминог вдохновляет новый механизм всасывания для роботов

Всасывающая чашка схватит камень.Кредит: Университет Бристоля

Ученые из Университета Бристоля разработали новую роботизированную всасывающую чашку, которая может понять грубый, изогнутый и тяжелый камень.Команда, базирующаяся в Bristol Robotics Laboratory, изучала структуры биологических присосок осьминога, которые обладают превосходными адаптивными способностями всасывания, позволяя им привязать к скалу.

В своих выводах, опубликованных в журнале PNAS, исследователи показывают, как они смогли создать многослойную мягкую структуру и искусственную жидкость, чтобы имитировать структуры мускулатуры и слизи биологических присосок.

Всасывание-это высоко развитая стратегия биологической адгезии для организмов мягкого тела, чтобы достичь сильной схватки на различных объектах.Биологические присоски могут адаптивно прикрепляться к сухим сложным поверхностям, таким как камни и раковины, которые чрезвычайно сложны для современных искусственных всасывающих чашек.Несмотря на то, что адаптивное всасывание биологических присосок считается результатом механической деформации их мягкого тела, некоторые исследования подразумевают, что секреция слизи в мукусах может быть еще одним критическим фактором, помогающим прикрепляться к сложным поверхностям, благодаря ее высокой вязкости.

Ведущий автор Тяньки Юэ объяснил: «Наиболее важным развитием является то, что мы успешно продемонстрировали эффективность комбинации механической конформации - использование мягких материалов в соответствии с формой поверхности и жидким уплотнением - распространение воды на контактную поверхность для улучшенияВсасывание адаптации на сложных поверхностях.

Их многомасштабный механизм всасывания представляет собой органическую комбинацию механической конформации и регулируемого водяного уплотнения.Многослойные мягкие материалы сначала генерируют грубую механическую конформацию с субстратом, уменьшая протекающие отверстия только для микрометров.

Затем оставшиеся диафрагмы размером с микрона запечатываются регулируемой секрецией воды из искусственной жидкости, основанной на физической модели, тем самым всасывающая чашка достигает долговечности длительного всасывания на разнообразных поверхностях, но с минимальным переполнением.

Tianqi добавил: «Мы считаем, что представленный многомасштабный адаптивный механизм всасывания является мощной новой стратегией адаптивного всасывания, которая может сыграть важную роль в разработке универсальной мягкой адгезии.

«Текущие промышленные решения используют всегда на воздушных насосах для активного генерации всасывания, однако, это шумная и отходы энергии.

«Не нуждаясь в насосе, хорошо известно, что многие натуральные организмы с присосками, включая осьминоги, некоторые рыбы, такие как присоска и реора, пиявки, гастропод и эхинодермы, могут сохранить свое превосходное адаптивное всасывание на сложных поверхностях, используя их мягкое телоСтруктуры. ”

Результаты имеют большой потенциал для промышленных применений, таких как предоставление роботизированного захвата следующего поколения для захвата различных нерегулярных объектов.

В настоящее время команда планирует построить более интеллектуальную чашку всасывания, внедряя датчики в присосающую чашку, чтобы регулировать поведение всасывающей чашки.

Больше информации: Tianqi Yue и др., Многомасштабное адаптивное всасывание на сложных сухих поверхностях, усиленных регулируемой регламентированной секрецией воды, разбирательством Национальной академии наук (2024).Doi: 10.1073/pnas.2314359121