Устройство лап геккона подсказало решение идеального сцепления для ног робота

    Природа вновь подсказывает решения конструкторам. Лапы геккона 60 лет назад уже подсказали автомобильным инженерам рисунок протектора для шин(Ламели). Теперь же стэнфордский инженер-механик Марк Куткоский использовал материал, основанный на устройстве лап геккона, чтобы создать робота Stickybot'a, который может вскарабкиваться на любые поверхности.

    Точно так же, как маленькая рептилия может вертикально вскарабкивается по гладкому стеклу, Stickybot может подниматься по гладким поверхностям благодаря устройству ног, созданных по образу сложных лап геккона.

    Марк Куткоский, ведущий дизайнер Stickybot'a, профессор машиностроения и содиректор Центра конструкторских разработок, сотрудничал с учеными по всей стране последние пять лет, чтобы построить таких роботов.

    После разработки роботов, которые могли бы взбираться по грубой вертикальной поверхности, такой как кирпичные стены и бетон, Куткоский перешел на гладкие поверхности, таких как стекло и металл. И тут он вспомнил о гекконах: «Помимо медленного и неэффективного метода присосок, другим решением является использование сухой сцепки, которую используют гекконы».



    Чудеса ног геккона


    Пальцы стоп геккона содержат сотни клапанообразных ребер, которые называются ламелями. На каждом ребре находятся миллионы щетинок, которые в 10 раз тоньше человеческих волос. Под микроскопом можно увидеть, что каждый волос делится на более мелкие нити, которые называются spatulae, что делает их похожими на секущиеся волосы. Эти нити настолько крошечные (несколько сотен нанометров), что они взаимодействуют с молекулами поверхности.
    Взаимодействие между молекулами нитей лап геккона и поверхностью вызывает молекулярное притяжение, называемое Ван-дер-ваальсовыми силами. Геккон может висеть и держать весь свой вес на одной лапе, прижав ее к стеклу, а затем легко ее отсоединить. Они держат только если вы тянете в одну сторону — их пальцы своего рода односторонний клей, — говорит Куткосский.

    Роботы с лапами гекконов


    Данный метод имеет важное значение, поскольку он не требует особых усилий, чтобы прикрепить и отлепить ногу робота.
    «Другие методы подобны хождению с жевательной резинкой на ногах: вы должны приложить усилия для того, чтобы прижать ногу и затем столько же усилий, чтобы оторвать ее. Данный же метод подобен зацепке и снятию с крюка», — говорит Марк.
    После осознания этого, Куткосский и его команда задались вопросом, как получить искусственные материалы для роботов с таким же эффектом. Они попробовали с резиноподобным материалом с миниатюрными полимерными волосками, сделанным из плесени.

    Конструкторы разместили данный материал на ногах робота, которые размером с детскую руку, и робот смог с легкостью взбираться по поверхностям, напоминая механическую ящерицу.

    Новейшие версии, разработанные в 2009 году, имеют двухуровневую систему, аналогичную ламелям и щетинкам геккона. «Волосы» стали еще тоньше, чем в первом варианте — около 20 мкм, что в пять раз тоньше, чем человеческий волос. Эти версии выдерживают еще более высокие нагрузки и позволяют Stickybot'у подниматься по таким поверхностям как доски, стекло и металл.

    Такие роботы могут быть полезны для доступа к опасным или труднодоступным местам.

    Будущее


    Новой задачей команды является расширение применения материала для использования его человеком. Технология, названная Z-Man, уже в разработке.

    Куткосский и его команда также работает над новой версией Stickybot'a, которая сможет поворачивать во время подъема: так как материал цепляется только в одном направлении, то для поворота необходимо повернуть лапы. Для этого у него будут поворачивающиеся лодыжки, как у гекконов. Взгляните на лапы геккона, спускающегося вниз головой — они перевернуты. Так и должно быть, иначе он упадет.

    Этот проект финансируется Национальным научным фондом и Агенством передовых оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США(DARPA). Исследования описаны в статье, опубликованной 2 августа в Applied Physics Letters — «Влияние формы фибриллы на адгезивные свойства».

    Источник: Stanford News Service
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 83
    • –3
      Альпенисты будут рады
      • –4
        Как бы радость потом не закончилась тем, что профессия промышленных альпинистов станет не нужной :)
        • +2
          Промышленные альпинисты по-большей части не занимаются подъемом по поверхностям — они спускаются с верхней точки вниз, в подвешенном состоянии. А вот те, кто лазает по скалам — да, будут рады :D
          • –1
            Какая разница как подниматься, если это делать будут роботы?
            • 0
              >А вот те, кто лазает по скалам — да, будут рады :D
              а фиг-ли радости? это как любителям дартса задарить самонаводящиеся дротики — куда ни швырни а он все равно в центр попадает. где соревновательный эффект? где радость от преодоления препятствий и победы над самим собой? т.ч. скалолазам сие достижение будет побоку. разве что пробивать маршруты некоторые станет проще, но только для того чтобы потом лазить по ним по старинке — руками и ногами :)))
          • +23
            Да, именно так и пишется, альпЕнисты. Проверочное слово — пЕнис.
            • +10
              и Альпен Голд.
              • –3
                ну а как же еще =)
                • –2
                  АльпЕнистки проверочное слово. Если не реагирует на алпЕнистку — проверку не прошел.
                • 0
                  тут как раз size das matter, что способствует — чем больше вес, тем лучше :) но нужна еще форма, такая же как у гекконов, а не только материал, чтоб лазить по камням, а не по стеклышку. Плюс, должна быть техника быстрого передвижения по отвесным плоскостям, так как если там долго думать, то «скотч отклеится», потому что приспособлен для вертикального подъема, а такие «идеальные» условия не всегда наличествуют.
                • 0
                  Да уж, без военных спонсоров ни куда.
                  • +6
                    ждём нашествия спецназовцев в костюмах человека-паука
                    • +2
                      С выворачивающимися лодыжками?
                      • 0
                        Вниз спускаться можно по-бетменски :) Ну или попой вперед.
                  • +2
                    Скоро, я чувствую, будет просто таки нашествие Человеков-пауков до 12 лет… Кстати, дарю идею рекламной компании: «Только в нашем костюме Человека-паука ваш ребёнок может вскарабкаться домой через форточку!»
                    • +1
                      Прикольно. Через несколько лет будет еще один рекламный слоган «В нашем костюме супермена ваш ребенок получит возможность летать»
                      • +7
                        «в нашей шапочке ваша обезьянка сможет сдавать за вас экзамены»
                      • 0
                        Вообще-то через форточки в дома в основном проникают отнюдь не дети.
                        • 0
                          Ну реклама же не гарантирует избавление от тупости :)
                          • 0
                            Зачастую они. Комплекция тому способствует.
                            • 0
                              Ну да, форточники должны быть субтильными. Я слышал, беспризорников для таких «дел» привлекают. Но это не те дети, которым будут рады в доме.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                          • +2
                            Позаимствовать можно много, сложность в реализации.
                            • 0
                              От простого к сложного, начав с крыла и реактивного движения наконец переходим к ползанию по стенам и прочим ништякам. Быстрее бы появился материал с такими же параметрами как нить паука.
                              • 0
                                нафига вам нить паука?
                                чем не устраивает шёлк?
                                • +1
                                  Нить паука в разы крепче.
                                  • +1
                                    в пересчёте на макромасштабы?
                                    • +1
                                      В любом случае крепче. Кстати, какие то наработки даже есть.
                                      • 0
                                        ну, совсем уж «в любом случае» паутина рвётся без особых усилий, разве что не от ветра.
                                        а какие будут параметры прочности в пересчёте на масштаб — не совсем понятно.
                                  • 0
                                    Для костюма человека-паука. По стенам лазить уже можно, а как насчёт того, чтобы со здания на здание перепрыгивать?
                            • –3
                              Когда уже появятся БЧПР?
                              • +5
                                Бадлон человека паука ракетный? :)
                                • –1
                                  эм… БЧРУ может? Боевые Человекоподобные Роботы Убийцы?))
                                • 0
                                  то, о чем вы говорите, называется ОБЧР. Огромные Боевые Человекоподобные Роботы
                                • –2
                                  Еще раз показывает насколько все в природе устроено гениально, мы лишь тырим идеи (что не худший вариант) или разрушаем природу своей «полезной» деятельностью
                                  • +2
                                    Это все конечно гениально, но все кто об \том говорят упускают из виду, что природе на это потребовались миллионы лет. Человеческая же цивилизация имела на 3 порядка меньше времени, а скорость наших тырений идей (т.е. исследований природы) постоянно растет. Через 1-2 тысячи лет либо нас уже не будет, либо мы придумаем что-нибудь на замену природы (ведь врятли она столько нас вытерпит).
                                    • 0
                                      Люди уйдут целиком в онлайн избавившись от телесной оболочки.
                                      • 0
                                        А IRL будут работать умные роботы или будут суровые IRL-модеры? Или это как в Gallactic Civilizations 2 — перешли на новый уровень существования (ну еще с Кайом в СаусПарке было — я везде и нигде). Я лично буду счастлив не увидеть такого будущего.
                                        • +2
                                          Сдаться или сдохнуть всегда проще, чем устоять. Я лично смотрю в сингулярность открытыми глазами.
                                          • 0
                                            > Я лично смотрю в сингулярность открытыми глазами.

                                            отличная фраза, записал в блокнотик.
                                        • +1
                                          одна проблема — онлайн не возможен без оффлайнового бэккэнда.
                                          Ну представте — вы безтелесный кусок нейрокода в сети. Вас обрабатывает какой-нибудь мега-сервант и тут НА — метиоритный дождь/наводнение/земля налетела на небесную ось/etc. Повредило электросеть, умный компутер перешел на батареи, но они уже садятся и заменить их некому, или электросеть починить. и все… «мы все умрем» прохрипеть не успеешь.

                                          Поэтому для того, чтобы стало возможным существование в онлайне без риска, нужно совершить не менее величайщий прорыв, чем природа — Создать самовоспроизводящийся оффлайновый бэкенд, который бы обслуживал тебя, для которого бы смыслом своего существования было обслуживание и защита твоего онлайнового существа. и вот когда эти технологиит дойдут до уровня, когда вероятность твоего отключения/смерти станет близкой к относительной погрешности которой можно принебречь — вот тогда — ДА. Можно скинуть «мясо» и ствть энергией в сети.

                                          прирда смогла создать такой бэкенд, принцип существования которого мы зовем «Жизнь». Но вот боюсь мы сможем тольок скопировать, ибо жизнь — совершенна как принцип… Хотя, возможно, это заключение основано на ограниченности восприятия этого самого «бэкенда» самим себя
                                          • –3
                                            Скорее всего там не будет серваков в сетей в том понятии как они есть сейчас. Будет что то типа беспроводной сети опутывающей всю вселенную, по которой люди смогут мгновенно перемещаться.
                                            З/Ы: наверное это уже есть в виде вселенского разума :)
                                            • +1
                                              Долговато строить придется, чтобы всю вселенную покрыть.
                                            • +1
                                              У Каганова есть замечательный рассказ по этому поводу. Называется «Нульгород».
                                            • 0
                                              Wake up, Neo! The Matrix has you!
                                          • +3
                                            Кто-то тырит идеи, а кто-то усваивает уроки:)
                                          • +1
                                            Сюжет про этого геккона по дискавери за последние пять лет раз 150 показывали, задолбался переключать. Что-то Stanford News тормозит.
                                            • 0
                                              Угу, а еще человечество «тормозит» — природа все миллионы лет назад сделала, а человечество до сих пор осилить не может…
                                              • –2
                                                Ну неужели обязательно надо вставлять поднадоевший тег…
                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                • 0
                                                  помню тамошнюю «черепаху» :)
                                                  там были 4 присоски, детали от конструктора, куча шлангов и насос от аквариума.
                                                  made in USSR
                                                • –1
                                                  Год назад видел на TED. Информативный ролик, но только на англистом
                                                  TED
                                                  • 0
                                                    Какой колоритный мущщина ).
                                                    • +1
                                                      Самый добрый в мире учёный с лапками геккона!
                                                      geko
                                                • 0
                                                  ДАРПА, ДАРПА, всюду ДАРПА.
                                                  Такое ощущение, что всё министерство обороны США живёт на отчисления от патентов ДАРПЫ. Может у них программа такая по самоокупаемости?
                                                  • 0
                                                    Вот секунду назад ввёл в поиск на Хабре «DARPA». Результаты очень впечатляют.
                                                    • 0
                                                      Сомневаюсь, что им важны патенты. Стоило бы заметить в каких областях DARPA ведет разработки.
                                                    • 0
                                                      Вы что-то не так поняли. Дарпа не зарабатывает деньги, они их раздают… :)
                                                      • 0
                                                        Это-то понятно.
                                                        Но вот что-то мне подсказывает, что если деньги не зарабатывать, то они скоро кончатся при оборотах ДАРПЫ. Вспомните первую часть «Людей в чёрном» и патент на микроволновку :)

                                                        Я думаю, что если технология находит гражданское применение, то какой-то профит ДАРПА с этого имеет. Иначе уж больно белая и пушистая организация получается.
                                                        • 0
                                                          1. Дарпа — правительственное агенство, финансируется из бюджета и не имеет целью зарабатывание денег
                                                          2. Бюджет Дарпа составляет примерно 0.5% бюджета министерства обороны и 0.1% от всего федерального бюджета США
                                                          • 0
                                                            Белая и пушистая военная организация — оксюморон…
                                                            • 0
                                                              да, они еще крестиком вышивать умеют :)
                                                              • 0
                                                                зло, творящее добро
                                                                • 0
                                                                  С точки зрения дуализма так и бывает :)
                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                          • +5
                                                            Оно — это, видимо, начальник…
                                                          • +8
                                                            Вот зачем хоббитам мохнатые ноги…
                                                            • 0
                                                              хм… интересно если такую лапку в песок засунуть… забьются ли все эти волоски или же легко счистятся…
                                                              если забираться по грязным и пыльным поверхностям типа скалы… сработает ли…
                                                              • +1
                                                                я читал подобную статью пару лет назад в National Geographic. Всё так, но по скорости передвижения Stickybot сильно проигрывал геккону на то время. Даже догнать природу пока человек не может, не то что обогнать )
                                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                  • 0
                                                                    Кхм… Вот статья начала 2008 года — www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/nanotekhnologi-podrazhayut-prirode

                                                                    А в видео, если что-то новое и есть, то это робот, но никак не материал. Если бы они еще и форму подделали, как у геккона, так же просто приклеили на лапки робота рваный кусок.

                                                                    А вообще, слабое молекулярной взаимодействие используется нами уже давно. Скотч, например.
                                                                    • 0
                                                                      а можно поподробнее о скотче?
                                                                      • +1
                                                                        плёнка с клеем х)
                                                                        • 0
                                                                          ну таки почти любой клей основан на «слабом молекулярном взаимодействии».

                                                                          а вот «наноплёнка» для продуктов склеивается только молекулярно.
                                                                          но она не шибко то показательна.
                                                                          • +1
                                                                            Да любой вязкий предмет прилипает благодаря слабому молекулярном взаимодействию. Мокрые носки, например, к стене :) Поскольку это воздействие действует только на очень небольших расстояниях, молекулы должны достаточно сблизится. Твердые предметы не могут это сделать из-за неровности поверхности, а вязкие заполняют ее. Клей тоже, пока вязкий, заполняет все пространство, и потом в таком виде засыхает, после чего, чтоб два предмета, нужно оторвать друг от друга все молекулы их соединяющие. Пока он вязкий, это легко, так как отрываются все по очереди, а не вместе.

                                                                            Они же создали не вязкий предмет, который может делать то же самое при давлении вниз.
                                                                    • +1
                                                                      дайте чтоли видео спускающегося геккона .-.
                                                                    • 0
                                                                      Про данное устройство рассказывали по Дискавери Скаинс. Там показывали еще какого-то ученого из Арабских Эмиратов, который с помощью нанотехнологий выводил идеальный материал, который превзошел лапы геккона по сцеплению со стеклом.
                                                                      • 0
                                                                        «По канону природы» — на мой взгляд наиболее перспективный путь инженерных решений и развития техники. Человек, разрабатывая различные механизмы, проходит тот же путь, что и эволюция, но значительно быстрее.
                                                                        Как правило, инженерные идеи воплощенные по образу природы оказываются наиболее удачными.
                                                                        Таким образом, можно экстраполировать процесс развития, и предположить, что появятся подводные лодки, движитель которых представляет собой хвостовое оперение подобное хвосту дельфина, или тракторы, покрытые хитиновым панцирем и с силовыми приводами, подобные сочленениям муравья.
                                                                        • 0
                                                                          Года четыре-пять читал об это в каком-то научно-техническом журнале, правда не уверен про тех же ученых шла речь или нет.
                                                                          • 0
                                                                            Оригинальные перчатки для touch-screen из кожи натуральнго геккона! Не покупайте заменитель у наших конкурентов.
                                                                            • 0
                                                                              Я вот читаю, читаю, и все-таки не пойму… как с одной стороны соединение лапы и поверхности держит вес геккона, а с другой стороны не требует усилий, чтобы оторвать лапку от поверхности? Вроде бы сила в одну сторону направлена. Хотя тот факт, что вниз головой геккон ползет, вывернув лапки, наводит на мысль, что «зацепление» работает только в одну сторону (вниз), т.е. чтобы оторвать лапку от поверхности, нужно подвинуть ее немного вверх.

                                                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.