Биоинспирируемое восхождение: гекконы вдохновляют на создание адгезионных роботов
Лапы геккона: мастера лазания в природе
Гекконы обладают необычайной способностью взбираться по стенам и даже вверх тормашками. Этот замечательный подвиг становится возможным благодаря крошечным щетинкам на их пальцах, называемым сетами, которые далее делятся на еще более мелкие структуры, называемые септулами. Эти септулы взаимодействуют с поверхностями на молекулярном уровне, создавая слабые электрические силы, известные как силы Ван-дер-Ваальса. Эти силы обеспечивают геккону крепкое сцепление, позволяя ему без усилий взбираться по вертикальным поверхностям.
Синтетические щетинки: имитация адгезии геккона
Вдохновленные уникальными лапами геккона, исследователи разработали синтетические щетинки из микроклиньев кремния. Эти искусственные щетинки собираются в ручные подушечки, имитирующие структуру и функцию сет геккона. Используя эти ручные подушечки, люди теперь могут лазать по стенам как гекконы, что было продемонстрировано аспирантом, который взобрался на 12-футовую стеклянную стену.
Применение в робототехнике: роботы-скалолазы и удаление космического мусора
Технология адгезии, вдохновленная гекконом, имеет многочисленные потенциальные применения в робототехнике. Роботы, оснащенные синтетическими щетинками, могут взбираться по стенам и другим препятствиям без использования веревок или лестниц. Эта возможность значительно повысит мобильность и универсальность роботов в различных областях, включая поиск и спасение, разведку и строительство.
Кроме того, эта технология может быть использована для создания роботов, способных захватывать и удалять космический мусор, такой как вышедшие из строя спутники и обломки. В эксперименте в условиях невесомости робот, оснащенный небольшим клейким пластырем, успешно схватил солнечную панель другого робота, замедлив его и перенаправив его движение. Это демонстрирует потенциал адгезии, вдохновленной гекконом, для удаления космического мусора, растущей проблемы, которая угрожает безопасности и устойчивости космических операций.
Программа Z-Man DARPA: развитие биоинспирируемого восхождения
Агентство перспективных исследовательских проектов в области обороны (DARPA) инвестировало в программу Z-Man, которая направлена на разработку передовых возможностей восхождения для солдат. Программа поддержала исследования по адгезии, вдохновленной гекконом, что привело к разработке синтетических щетинок и ручных подушечек. Эти технологии могут позволить солдатам быстро и эффективно взбираться на здания и другие препятствия, повышая их мобильность и боевую эффективность.
Будущие направления: преодоление проблем и расширение сферы применения
Хотя технология адгезии, вдохновленная гекконом, достигла значительного прогресса, еще предстоит преодолеть ряд проблем. Исследователи работают над улучшением адгезии синтетических щетинок на шероховатых поверхностях. Кроме того, они изучают новые применения этой технологии, такие как разработка роботов-скалолазов для реагирования на стихийные бедствия и проведения поисково-спасательных операций.
По мере продолжения исследований технология адгезии, вдохновленная гекконом, имеет потенциал для революционизирования областей робототехники и мобильности человека, позволяя нам взбираться по стенам как гекконы и исследовать новые рубежи в космосе и на Земле.