机器人舌头舔壁虎抓手清洁

大约十年前，人们曾一度兴奋不已 机器人技术 周围的世界 受壁虎启发的定向粘合剂，这些材料可以利用与壁虎在垂直玻璃板上跳跃相同的范德华力来粘合而不粘。 它们被广泛用于不同类型的攀爬机器人，其中一些 相当可爱。 壁虎粘合剂具有独特的能力，能够粘附在非常光滑的物体上，而您唯一的其他选择可能是吸力，这需要各种额外的基础设施才能发挥作用。

由于几个原因，我们最近没有看到壁虎粘合剂。 首先，只能粘在光滑表面上的能力（这是壁虎粘合剂最擅长的）对于移动机器人来说是一个限制。 其次， 研究与有用应用之间的差距 又宽又深，到处都是鳄鱼。 我说的是卑鄙的鳄鱼，而不是可爱的鳄鱼。 但 弗莱西夫机器人公司 壁虎粘合剂已在商业环境中用于机器人抓取，这在一定程度上要归功于一种能够将壁虎胶带舔干净的机器人舌头。

如果你放大的话， 方式 在壁虎的脚上，您会看到每个脚趾都覆盖着数百万个称为刚毛的毛发状纳米结构。 每根刚毛的末端都分叉成数百根毛发，末端有扁平的小块，称为抹刀。 刚毛和铲子这种复杂排列的结果是壁虎脚趾具有惊人的表面积，这意味着它们可以利用分子之间极其微弱的范德华力将自己粘在完全平坦和光滑的表面上。 这项技术效果非常好：壁虎可以用一个脚趾悬挂在玻璃上，并且完全粘附的壁虎可以承受 140 公斤左右的物体（不幸的是，这似乎是推断而不是实验结果）。 幸运的是，对于壁虎来说，抹刀的结构使粘附具有方向性，因此当它的脚趾不再承受负载时，它们可以很容易地从所附着的任何东西上剥离下来。

天然壁虎粘合结构，以及合成粘合剂 (f)。壁虎粘附：进化纳米技术，作者：Kellar Autumn 和 Nick Gravish

由于壁虎不会像我们通常使用的“粘性”一词那样“粘”在物体上，因此描述壁虎能力的更好方法是“干粘附”，而不是涉及某种胶水的东西。 您还可以认为壁虎脚趾的摩擦力非常非常高，正是这种观点在机器人抓手的背景下特别有趣。

这是 Flexiv 的“重力增强”夹具，它结合了捏抓和高摩擦壁虎粘合剂来举起沉重而精致的物体，而无需挤压它们。 当您想到传统的机器人抓取系统试图举起水气球之类的东西时，您必须挤压气球，直到夹具侧面和气球侧面之间的摩擦力克服气球本身的重量。 摩擦力越大，所需的挤压力就越小，尽管水气球可能是一个极端的例子，但对于易碎或可变形的物体来说，最大化夹具摩擦力可以产生巨大的影响。

然而，干粘合剂存在一些问题。 使粘合剂粘附的微小结构很容易受到损坏，而且干燥的粘合剂几乎可以粘在任何可以良好接触的物体上，这意味着它会在严格控制的环境之外迅速积聚污垢。 在研究背景下，这些问题并不那么重要，但对于商业系统来说，你不可能拥有需要持续关注的东西。

Flexiv 表示，构成其壁虎粘合剂的微结构材料能够承受 200 万次抓取循环，而性能没有任何明显的下降，这表明只要您在设计公差范围内使用该材料，它就应该继续遵守无限期地进行——尽管试图举起太多的重量会撕裂微观结构，在几个周期后就会破坏粘合性能。 为了防止粘合剂被碎片堵塞，Flexiv 发明了这个聪明的小型清洁站，它的作用就像一个小机器人舌头：

有趣的是，壁虎本身似乎并不用自己的舌头来清洁脚趾。 它们会像所有正常人一样定期舔眼球，但壁虎的脚趾似乎具有自我清洁能力，这是一个非常巧妙的技巧。 这当然是可能的 自洁合成壁虎胶，但 Flexiv 告诉我们，“由于技术和实际限制，在我们自己的壁虎粘合材料中复制这一过程是不可能的。 从本质上讲，我们复制了壁虎足垫的微观结构，但没有复制其自清洁过程。” 这可能可以追溯到什么在研究环境中有效，什么在商业环境中有效，Flexiv 需要他们的壁虎粘合剂来处理所有数百万次的循环。

Flexiv 表示，当他们的一位客户开始使用夹具来执行极其肮脏的任务时，他们就意识到需要这样的系统 对回收垃圾进行分类，该解决方案的灵感来自于滚筒滚筒。 我不得不说，我很欣赏 Flexiv 提出的系统的简单性，可以直接有效地解决问题。 也许有一天，他们将能够使用耐用且价格实惠的人造干粘合剂来复制真正壁虎的自然自清洁脚趾，但在此之前，人造舌头就可以实现这一目的。