科學家研發新吸盤系統使水旋轉以粘附在粗糙的表面上
據外媒New Atlas報導,雖然已經有動力吸盤裝置允許人們或機器人爬牆,但它們只能在光滑的表面上工作。但是,我國科學家現在已經開發出了一種通過旋轉水粘附在粗糙表面上的系統。這種技術被稱為“零壓力差”(ZPD),由李昕和史凱歌帶領的一個浙江大學研究團隊開發。
它仍然裝有柔軟的橡膠杯,但每個杯子都包含一圈水,該水圈沿杯子的外圍高速旋轉,位於杯子和所應用的粗糙表面之間的邊界處。產生的慣性力產生壓力梯度,從而允許在杯子的真空區域的中心保持高真空,同時使邊界處的壓力保持等於大氣壓。
在常規動力吸盤中,因為有是在該邊界處的大的壓力差,該真空將容易洩漏,並且當放置在不完全光滑的表面時容易掉落。但是,由於在新系統中消除了這種差異,所以無論表面如何紋理化,都不會發生此類洩漏。而且,與傳統系統相比,ZPD所需要的額外功能是維持給定吸力所需的動力要少得多。整個單元也比傳統模型更小,更輕。
到目前為止,三種尺寸的ZPD杯子已經在可抓握物體的機械臂,可以供人們爬牆的“蜘蛛人”設備以及六腳爬壁機器人上進行了成功測試。後者引起了人們的興趣。
“與其他攀爬機器人相比,帶有我們基於ZPD的吸盤單元的機器人在性能上實現了令人驚訝的提升,”李昕說道。“這項研究的下一步是減少水的消耗。如果可以減少水的消耗,則吸盤裝置將在少量水的情況下工作很長時間,以便攀岩機器人可以自己攜帶水而不是連接到電源。”
關於這項研究的論文最近發表在《Physics of Fluids》雜誌上。