Groźna konkurencja dla robotów-gekonów

Groźna konkurencja dla robotów-gekonów

Robotycy z Tongji University w Szanghaju próbują zbudować nowej generacji roboty zdolne do wspinaczki po gładkich ścianach. Ich rozwiązanie naśladujące owady ma pokonać przodujące dziś w zdolnościach wspinaczkowych roboty wzorowane na gekonach.

Owady podczas chodzenia wytryskują ze stóp lepką ciecz, która tworzy „most” pomiędzy stopą a powierzchnią, stanowiący mocne wiązanie dzięki napięciu powierzchniowemu i oddziaływaniom molekularnym. Właśnie tą zdolność chce skopiować chiński zespół. Powstał już robot, który wykorzystuje do tego celu wodny roztwór miodu.

Prototyp stworzony przez naukowców pod kierownictwem Minghe Li możliwościom nie dorównuje jeszcze owadom. Trwają badania nad wykrytymi u niektórych insektów (np. patyczaków) rowkami w spodniej powierzchni stopy – powodują one, że siła adhezji pozwalająca owadowi kroczyć po gładkich ścianach jest znacznie większa. Według obliczeń wykorzystujących modele matematyczne, różnica ta może wynosić nawet 50%. Dlatego też zespół pracuje nad silikonowymi podeszwami stóp robota kroczącego, którym nadawana jest odpowiednia faktura.

Ten pomysł może się przyczynić do rozwiązania kolejnego problemu: umożliwienia robotowi odpowiedniego rozprowadzenia cieczy. Owady wykonując każdy krok wykorzystują jedynie nanometrowej grubości warstwę płynu. Prototyp robota za każdym razem wypuszcza natomiast dużą kroplę. Rowki na spodniej stronie stóp mają mu pomóc w równomiernym rozprowadzeniu cieczy i tym samym wytworzeniu większej siły.

Aktualny prototyp zdolny jest do wspinaczki po powierzchniach nachylonych do poziomu pod kątem 75 stopni. To wciąż mniej, niż w przypadku robotów naśladujących gekony, które potrafią kroczyć po powierzchniach pionowych. Te jednak również napotykają trudności. Urządzenia wspinają się dzięki siłom van der Waalsa występującym pomiędzy podłożem, a cienkimi, giętkimi włoskami na podeszwach stóp robota. Włoski te wytwarzane są z nanorurek węglowych. Ich ilość determinuje sumaryczną wartość siły pozwalającej robotowi na wspinaczkę. Jednak im cieńsza rurka, tym mniej giętka. Dodatkowym problemem jest fakt, że zabrudzenie czy zawilgocenie podłoża powoduje znaczny spadek wartości sił van der Waalsa.

Naukowcy wierzą jednak, że połączenie obu metod wspinaczki pozwoli w końcu stworzyć maszynę zdolną do poruszania się po dowolnej powierzchni o dowolnej orientacji.

(bj)