一些最巧妙的技術(shù)受到了大自然的啟發(fā)。從功能類(lèi)似于頭足類(lèi)動(dòng)物皮膚的變色材料到外觀和動(dòng)作都像真正蟑螂的微型仿生機(jī)器人，一些生物的非凡適應(yīng)能力提升了我們的技術(shù)能力?，F(xiàn)在，章魚(yú)正在伸出一只手臂——或者說(shuō)一個(gè)吸盤(pán)。

章魚(yú)觸手具有非常強(qiáng)壯的吸盤(pán)和粘附能力，對(duì)于需要撿起并抓住它們的軟機(jī)器人來(lái)說(shuō)可能是一種資產(chǎn)?，F(xiàn)有的人工吸盤(pán)在巖石和貝殼等不規(guī)則表面存在問(wèn)題。章魚(yú)和魷魚(yú)等頭足類(lèi)動(dòng)物已經(jīng)進(jìn)化出生物吸盤(pán)，可以適應(yīng)每個(gè)表面并附著在它們上面。這就是為什么布里斯托大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在 Tianqi Yue 領(lǐng)導(dǎo)下創(chuàng)造了比以往任何時(shí)候都更接近真實(shí)的機(jī)器人吸盤(pán)。

生物吸盤(pán)具有優(yōu)勢(shì)的一個(gè)原因是粘液分泌，使它們能夠更好地粘附在不規(guī)則的表面上。雖然機(jī)器人吸盤(pán)不能完全到達(dá)那里，但 Yue 想出了一種讓它們使用水而不是粘液的方法。

“生物體靈巧地變形它們的軟體，在基質(zhì)上形成粗糙的形狀構(gòu)象，”岳和他的團(tuán)隊(duì)在最近發(fā)表在 PNAS 上的一項(xiàng)研究中說(shuō)。“然后，它們使用吸盤(pán)內(nèi)的機(jī)械感受器來(lái)感知吸力泄漏并分泌適量的粘液以形成有效的粘液密封?！?/p>

那么，你想成為一只章魚(yú)嗎？

當(dāng)章魚(yú)手臂上的吸盤(pán)（檢測(cè)表面紋理等刺激）向它的大腦發(fā)送信息時(shí)，章魚(yú)手臂上的吸盤(pán)會(huì)抓住東西，告訴動(dòng)物吸盤(pán)應(yīng)該如何變形以盡可能少地泄漏地粘附在該表面。機(jī)械感受器還告訴吸盤(pán)要產(chǎn)生多少粘液才能獲得最佳抓地力。肌肉收縮以降低吸盤(pán)內(nèi)的水壓。章魚(yú)可以通過(guò)讓肌肉釋放緊張來(lái)從物體上分離。

這不是吸盤(pán)第一次受到高度適應(yīng)性章魚(yú)吸盤(pán)的啟發(fā)。一些型號(hào)使用加壓室，旨在推動(dòng)表面并使其順應(yīng)表面。其他人則更專(zhuān)注于匹配生物吸盤(pán)的形態(tài)。這包括給吸盤(pán)提供微齒，即章魚(yú)吸盤(pán)上微小的牙齒狀突起，使它們具有更強(qiáng)的抓地力。

以前的人工構(gòu)象方法已經(jīng)取得了一些成功，但它們可能很容易從吸盤(pán)和它試圖粘附的表面之間的間隙中泄漏，并且它們通常需要真空泵來(lái)運(yùn)行。Yue 和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種在形態(tài)和機(jī)械上類(lèi)似于章魚(yú)的吸盤(pán)。

吸盤(pán)是具有極強(qiáng)柔韌性的肌肉結(jié)構(gòu)，可幫助它們順應(yīng)物體而不會(huì)泄漏，在抓住物體時(shí)收縮，并在放開(kāi)物體時(shí)釋放張力。這激發(fā)了研究人員用內(nèi)部的硅膠海綿材料和外部的柔軟硅膠墊制作吸盤(pán)。

對(duì)于最終的仿生學(xué)，Yue 認(rèn)為解決以前模型所遇到問(wèn)題的答案是想出一個(gè)模擬章魚(yú)吸盤(pán)粘液分泌的吸盤(pán)。

這真的很糟糕

頭足類(lèi)動(dòng)物的吸力以前被認(rèn)為是這些生物柔軟、靈活的身體的產(chǎn)物，這些身體很容易變形以適應(yīng)它需要抓握的任何表面。粘液分泌物大多被忽視了，直到 Yue 決定將其納入他的機(jī)器人吸盤(pán)中。

眾所周知，軟體動(dòng)物粘液的粘度是水的五倍。對(duì)于 Yue 的吸盤(pán)來(lái)說(shuō)，一種人工流體系統(tǒng)旨在模擬生物吸盤(pán)上腺體釋放的分泌物，在吸盤(pán)和它所粘附的表面之間形成液體密封，幾乎可以消除間隙。它可能沒(méi)有章魚(yú)粘液的力量，但對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，水是下一個(gè)最佳選擇，當(dāng)它去探索時(shí)，它可能在水下洞穴或海底。

即使沒(méi)有實(shí)際的粘液，也有發(fā)現(xiàn)帶有水封的吸盤(pán)在物體上的懸掛時(shí)間是沒(méi)有水封的吸盤(pán)的 55 倍。

吸盤(pán)和它所粘附的表面之間存在間隙問(wèn)題。間隙越大，吸盤(pán)失去抓地力的速度就越快。人造吸盤(pán)首先嘗試盡可能機(jī)械地貼合表面。雖然這應(yīng)該使任何間隙變小，但這些間隙隨后被人工流體系統(tǒng)密封。注射器將通過(guò)直接連接到吸盤(pán)的管子泵送空氣，以便每次試驗(yàn)都可以重置。

當(dāng)面對(duì)具有挑戰(zhàn)性的表面時(shí)，例如具有粗糙紋理和許多曲線的巖石和塑料人物，其機(jī)械臂上的硅膠吸盤(pán)能夠適應(yīng)它們并長(zhǎng)時(shí)間保持其抓握，幾乎沒(méi)有任何泄漏。

“[我們的] 抽吸機(jī)制展示了液體調(diào)節(jié)在改善吸力適應(yīng)方面的巨大潛力，并在具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜干燥表面上顯示出強(qiáng)大的適應(yīng)性吸力，”研究人員說(shuō)?！八鼮橄乱淮鷻C(jī)器人提供了一種獨(dú)特、低成本、清潔和強(qiáng)大的軟粘附策略?！?/p>

既然技術(shù)已經(jīng)創(chuàng)造了如此令人毛骨悚然的逼真吸盤(pán)，那么當(dāng)心它們的整個(gè)觸手都裝滿了它們。