Veggklatrerobot

Forskere har laget en robot som kan løpe opp en vegg så glatt som glass og inn i taket med en hastighet på seks centimeter i sekundet. Roboten bruker for øyeblikket et tørt elastomerlim, men forskergruppen tester en ny gekkoliknende, ultraklebrig fiber på føttene som skal gjøre den opptil fem ganger klissere.





Klatring på veggene: Når robotens motor dreier, presser halen mot overflaten, og dens trekantede ben roterer fremover (a). Når de fremre føttene kommer i kontakt med overflaten, presser motormomentet forårsaket av halens kontakt med overflaten de fremre føttene mot overflaten mens de bakre føttene trekkes bort (b). Når kraften som virker på den bakre foten når et kritisk punkt, flasser den vekk fra overflaten, og roboten går frem (c).

Det er ikke den første roboten som bruker fiberlignende tørre lim for å feste seg til overflater, sier Metin Sitti , en assisterende professor i maskinteknikk, som ledet forskningen ved Robotics Institute ved Carnegie Mellon University (CMU), i Pittsburgh. Men denne roboten skulle vise seg å ha langt større klebekraft, takket være fibre som er dobbelt så klebende som de som brukes av gekkoer.

Slike roboter kan blant annet brukes til å inspisere skrog på romfartøyer for skade, og deres klebrighet sikrer at de forblir festet.



I tillegg til sine klissete føtter bruker roboten to trekantede hjullignende ben, hver med tre fotputer, og en hale for å gjøre den i stand til å bevege seg med betydelig smidighet sammenlignet med andre roboter, sier Sitti. Ikke bare kan den svinge veldig skarpt, men dens nye design gjør at den kan overføres fra gulv til vegg og vegg til tak med stor letthet.

Multimedia

  • Se veggklatreroboten

Den er veldig kompakt og har stor manøvrerbarhet, sier Mark Cutkosky , professor i maskinteknikk og meddirektør for Center for Design Research ved Californias Stanford University. Det er en praktisk løsning for klatring.

Gekkoer er i stand til å holde seg til overflater takket være svært fine hårlignende strukturer på føttene kalt setae. Disse vinklede fibrene deler seg i enda finere fibre mot tuppene, og gir gekkoens fot et spatellignende utseende. Disse endefibrene har utrolig svake intermolekylære krefter å takke for deres klebeevne: de tiltrekkende kreftene virker mellom fibertuppene og overflaten de fester seg til. Individuelt er kreftene ubetydelige, men fordi setaene danner så høye kontaktområder med overflater, summerer kreftene seg.



I løpet av de siste årene har en rekke forskningsgrupper laget fiberstrukturer designet for å etterligne setae. Men Sittis gruppe har forsøkt å forbedre gekkoens design. Ved å bruke mikrofabrikasjonsteknikker skapte Sitti og kollegene fibre bare fire mikrometer i diameter - to størrelsesordener mindre enn de som ble brukt i noen andre roboter. Denne størrelsesforskjellen utgjør en betydelig forskjell, sier Sitti. Dette er fordi nedskalering av fibrene øker deres overflatekontakt og forbedrer dermed adhesjonen.

Ved å bruke de kommersielle elastomer-limene kan roboten allerede klatre langt raskere enn noen annen robot. Men fibrene skal gjøre det mulig for roboten å klatre på selv ujevnt underlag, sier Sitti. Men etter å ha nettopp integrert dem i roboten, har forskerne ennå ikke demonstrert dette.

En av utfordringene med å få en robot til å feste seg til vegger ligger i å finne en måte å bruke tilstrekkelig press på for å få dem til å feste seg. Den nye CMU-roboten håndterer dette ved hjelp av en hale. Til enhver tid er minst to av de seks fotputene i kontakt med overflaten, det samme er halen, som er fjærbelastet slik at den alltid vil presse mot overflaten, selv når den er i taket.



Men i utviklingen av disse materialene, trenger forskerne fortsatt å løse noen problemer, sier Andre Geim , en professor i kondensert materie fysikk ved University of Manchester, i Storbritannia, som også har laget setae-lignende strukturer. Ingen har ennå forklart hvorfor gekkoer først kan løpe på en grusvei og plukke opp støv og deretter på en eller annen måte klatre opp vegger, sier han. Dette er et stort hinder.

Cutkosky er enig i at det må forskes mer på gekkoers selvrensende evner. Verden er skitten, og roboter kan ikke stoppe for å vaske føttene med noen få meters mellomrom, sier han.

gjemme seg