Robot wspina się jak gekon

Robot wspina się jak gekon

Inżynier ze Stanford University wykorzystał konstrukcję lepkich łap gekona do stworzenia wspinającego się robota. Podobnie jak ten mały gad, który jest w stanie tak samo wspinać się po ścianie, jak i po szkle, Stickybot potrafi łatwo wspinać się po gładkich powierzchniach.

Mark Cutkosky ze Stanford University, główny projektant Stickybota, od lat zajmuje się tematyką robotów wspinających się. Po stworzeniu robota radzącego sobie z powierzchniami szorstkimi, jak cegła czy beton, postanowił zmierzyć się z powierzchniami gładkimi, jak szkło czy metal.

„Poza przyssawkami, które są powolne i nieefektywne, innym rozwiązaniem jest zastosowanie zjawiska adhezji, tego samego, które wykorzystuje gekon.” – stwierdził Cutkosky.

Stopa gekona zawiera setki szerokich blaszek (lamellae) zaopatrzonych w miliony drobnych włosków (setae), dziesięciokrotnie cieńszych od ludzkiego włosa. Natomiast każdy z tych włosków składa się jeszcze z mniejszych wypustek (spatulae). Te wypustki są tak małe (rzędu kilkuset nanometrów), że wchodzą one w interakcje z molekułami powierzchni, po której gekon się wspina. Oddziaływanie to nazywane jest oddziaływaniem van der Waalsa. Gekon może cały swój ciężar utrzymać wisząc na jednym palcu.

„To zupełnie co innego niż taśma klejąca, którą po przyklejeniu trzeba odrywać. Można delikatnie przysunąć kierunkowy lepiec do podłoża, a następnie przesunąć go w określonym kierunku, by się przykleił. Następnie wystarczy pociągnąć go w innym kierunku, by bez wysiłku odkleić.” – powiedział Cutkosky.

Jednokierunkowa adhezja jest z punktu widzenia wspinania bardzo użyteczna, gdyż wymaga bardzo niewiele siły do przyczepiania i odczepiania stóp robota.

„Inne rodzaje adhezji to trochę jak chodzenie z guma do żucia na stopach: musisz nacisnąć, by się przykleić, ale trudno potem odkleić. A dzięki adhezji kierunkowej, to trochę jakby można było przyczepić i odczepić się od powierzchni.” – powiedział Cutkosky.

Po odkryciu samej zasady, Cutkosky rozpoczął pracę nad stworzeniem sztucznych materiałów dla robota, które pozwoliłyby osiągnąć ten sam efekt. I tak wymyślił gumowaty materiał z miniaturowymi polimerowymi włoskami.

Twórca zamocował adhezyjną powłokę na czterech stopach Stickybota, które są wielkości dziecięcej dłoni.

Ostatnie wersje mechanizmu adhezyjnego, powstałe w 2009 roku, wykorzystują dwie warstwy, odpowiadające blaszkom i włoskom gekona. Włoski mierzą zaledwie 20 mikrometrów szerokości. Umożliwiają przenoszenie większych obciążeń i umożliwiają wspinanie się po drewnie, malowanym metalu i szkle. Materiał ten jest mocny i wielorazowy, a przy tym nie uszkadza powierzchni.

Obecnie zespół Cutkosky’ego pracuje nad przystosowaniem mechanizmu adhezyjnego do wykorzystania przez ludzi. Technologia umożliwiająca wspinanie się ludziom nazwana została Z-Man.

Cutkosky pracuje obecnie również nad następcą Stickybota, który w trakcie wspinania będzie mógł skręcać.

„Nowy Stickybot nad którym pracujemy ma, również inspirowane gekonem, obrotowe kostki.” – powiedział Cutkosky.

(lk)