美工程師發明“倣生壁虎腳” 飛檐走壁或成現實

壁虎腳機器人能飛檐走壁

在人類無法到達或危險的地方，我們常常派機器人去執行任務，攀墻附壁的本事對它們來說必不可少。據物理學家組織網8月24日報道，美國斯坦福大學(Stanford University)機械工程師最近用一種新型黏合劑，給機器人裝上倣生壁虎腳，讓它們飛檐走壁如履平地。
斯坦福研究設計中心副主任、機械工程教授馬克‧卡特科斯基(Mark Cutkosky)領導的研究小組和美國其他大學(MIT)合作，經過研究壁虎腳趾的構造，歷時5年制造出一種黏腳機器人——Stickybot，其能在光滑的玻璃墻壁上行走自如。

圖片取自Stanford

壁虎腳趾包含很多學問，堪稱一種乾性黏合劑。壁虎腳趾上有數百個拍狀突起，稱為皮瓣，每個皮瓣上都生有數百萬剛毛，比人的頭發要細10倍。在顯微鏡下面，能看到每一個剛毛末端又分成數百個直徑只有幾百納米的更細的鏟狀絲，稱為鏟狀匙突（spatulae），能和攀爬物表面的分子發生引力作用。

圖片取自MIT

壁虎腳趾上細絲和牆壁分子引力之間的這種相互作用稱為范德華力(van der Waals forces)，這種引力能使它在玻璃上僅用一個腳趾就支撐起全部身體重量。卡特科斯基說，這種“黏合劑”還是單向的，只有向一個方向拉時，才能黏緊，而從另一個方向，則很容易取下來。

研究小組用微型模具製出一種類似橡膠的多聚材料微絲，做成黏合劑塗層，塗在為Stickybot專門製作的四只腳上。Stickybot的每只腳約有一個孩子的手掌大小，它在墻壁上爬時就會很穩定，還能輕鬆地黏附或提起它的腳，就像一只機器蜥蜴。

最新型黏合劑倣照壁虎腳趾上的皮瓣和剛毛包含兩層係統，比首批產品的黏合微絲更細，且只有20微米寬，是人頭發的1/5，負荷量也大大提高。Stickybot因此能在豎直的木板、塗漆金屬和玻璃上行走自如。

卡特科斯基指出，因為黏合劑是單向作用的，Stickybot還需要旋轉腳，我們準備給它安裝一個像壁虎那樣的旋轉關節。當向下爬或者在墻壁上頭衝下，Stickybot的後腳，必然是扭向後的，否則它會掉下來。

研究小組下一個項目稱為Z-Man，將把這項技術拓展到特種工作上，讓人類也能利用這種倣生黏合劑飛檐走壁。

科技日報 2010/08/30 常麗君
相關連結：

• Biomimetics Dexterous Manipulation Lab
• Biomimetic Robotics Lab
• Secrets of the gecko foot help robot climb (eurekalert.org)