211service.com
Vægklatrerobot
Forskere har skabt en robot, der kan løbe op ad en væg så glat som glas og op på loftet med en hastighed på seks centimeter i sekundet. Robotten bruger i øjeblikket en tør elastomerklæber, men forskergruppen tester en ny gekko-lignende, ultraklæbende fiber på fødderne, der skulle gøre den op til fem gange mere klæbrig.
Klatring på væggene: Når robottens motor drejer, presser dens hale mod overfladen, og dens trekantede ben roterer fremad (a). Når dens forfødder kommer i kontakt med overfladen, presser motorens drejningsmoment forårsaget af halens kontakt med overfladen de forreste fødder mod overfladen, mens de trækker de bagerste fødder væk (b). Når kraften, der virker på den bagerste fod, når et kritisk punkt, skaller den væk fra overfladen, og robotten træder frem (c).
Det er ikke den første robot, der bruger fiberlignende tørre klæbemidler til at klæbe til overflader, siger Metin Sitti , en assisterende professor i maskinteknik, der ledede forskningen ved Robotics Institute ved Carnegie Mellon University (CMU), i Pittsburgh. Men denne robot skulle vise sig at have langt større klæbekraft, takket være fibre, der er dobbelt så klæbende som dem, der bruges af gekkoer.
Sådanne robotter kunne blandt andre applikationer bruges til at inspicere rumfartøjets skrog for skader, og deres klæbrighed sikre, at de forbliver fastgjort.
Ud over sine klæbrige fødder bruger robotten to trekantede hjullignende ben, hver med tre trædepuder og en hale, så den kan bevæge sig med betydelig smidighed sammenlignet med andre robotter, siger Sitti. Ikke alene kan den dreje meget skarpt, men dens nye design gør det muligt at overføre den fra gulv til væg og væg til loft med stor lethed.
Multimedier
Se vægklatrerobotten
Den er meget kompakt og har stor manøvredygtighed, siger Mark Cutkosky , professor i maskinteknik og meddirektør for Center for Design Research ved Californiens Stanford University. Det er en praktisk løsning til klatring.
Gekkoer er i stand til at holde sig til overflader takket være meget fine hårlignende strukturer på deres fødder kaldet setae. Disse vinklede fibre deler sig i endnu finere fibre mod deres spidser, hvilket giver gekkoens fod et spatelagtigt udseende. Disse endefibre har utroligt svage intermolekylære kræfter at takke for deres klæbeevne: de tiltrækkende kræfter virker mellem fiberspidserne og overfladen, de klæber til. Individuelt er kræfterne ubetydelige, men fordi setae danner så høje kontaktområder med overflader, lægger kræfterne sig op.
I de sidste par år har en række forskergrupper fremstillet fiberstrukturer designet til at efterligne setae. Men Sittis gruppe har forsøgt at forbedre gekkoens design. Ved hjælp af mikrofremstillingsteknikker skabte Sitti og hans kolleger fibre kun fire mikrometer i diameter - to størrelsesordener mindre end dem, der bruges i nogen andre robotter. Denne størrelsesforskel gør en væsentlig forskel, siger Sitti. Dette skyldes, at nedskalering af fibrene øger deres overfladekontakt og dermed forbedrer vedhæftningen.
Ved at bruge de kommercielle elastomerklæbemidler kan robotten allerede klatre langt mere smidigt end nogen anden robot. Men fibrene skal gøre det muligt for robotten at forcere selv ru overflader, siger Sitti. Men efter kun at have integreret dem i robotten, har forskerne endnu ikke påvist dette.
En af udfordringerne ved at få en robot til at klæbe til vægge ligger i at finde en måde at lægge tilstrækkeligt pres på for at få dem til at klæbe. Den nye CMU-robot klarer dette ved hjælp af en hale. På et hvilket som helst tidspunkt er mindst to af dens seks trædepuder i kontakt med overfladen, ligesom halen, som er fjederbelastet, så den altid vil skubbe mod overfladen, selv når den er på loftet.
Men ved at udvikle disse materialer skal forskerne stadig løse nogle problemer, siger Andre Geim , en professor i kondenseret stof fysik ved University of Manchester, i Det Forenede Kongerige, som også har fremstillet setae-lignende strukturer. Ingen har endnu forklaret, hvorfor gekkoer først kan løbe på en grusvej og samle støv op og så på en eller anden måde klatre op ad vægge, siger han. Dette er en stor hindring.
Cutkosky er enig i, at der skal forskes mere i gekkoers selvrensende evner. Verden er beskidt, og robotter kan ikke stoppe for at vaske deres fødder med få meters mellemrum, siger han.