智东西（公众号：zhidxcom）
编译 | 铭滟
编辑 | 徐珊

智东西7月26日消息，据TechXplore报道，卡内基梅隆大学的研究人员从壁虎和海星中吸取灵感，研发新型黏附材料，并将此材料用于海星（GASS）爬行机器人的研发。GASS爬行机器人将首次用于水下环境，可静止停在51度斜坡上，并且该机器人可以吸附于任何物体表面。除此之外，新型黏附材料还可以收集物体表面的病原体、防范医院感染以及制作医疗设施传感器。

一、灵感源自壁虎，GASS爬行机器人能静止在51°斜坡上

壁虎可以在多种环境中攀爬，并且它的爪子不会留下粘性残留物。这曾成为许多爬墙机器人的灵感来源，而卡内基梅隆大学的研究人员首次将目光着眼于壁虎爪上的粘膜，开发粘性材料，让爬行机器人可以进行水下活动。

▲图为GASS爬行机器人在潮湿表面爬行，来源：YouTube

“水下活动是新材料的亮点。”机械工程实验室的Sampada Acharya说。“我们可以尝试将这一材料用于水下探索和日常医疗活动。”

一般情况下，研究人员制造粘性材料需要在无菌室中进行，程序较为复杂。该团队通过使用衍射光栅薄膜，以经济高效的方式简化了旧有流程。

为了测试这种材料的黏附性能，该团队开发了一种GASS爬行机器人，机器人的五只足上使用了新型黏附材料。

在评估GASS爬行机器人附着于玻璃、丙烯酸和不锈钢表面上的性能时，研究人员发现，在粘性支脚在潮湿和干燥条件下，机器人的运动能力都有了显著提升。机器人可以在25度的斜坡上爬升，并静止停留在51度的斜坡上。

二、新型黏附材料可用于防范医院感染和医疗传感器

该论文的主要作者Sampada Acharya和Peter Roberts的专研领域为医疗保健。尽管两位的目标方向不同，但他们都发现这种黏附材料有其实用价值。

Acharya的研究重点是收集感染环境中的病原体（例如细菌，病毒，真菌）。它的研究目的是通过黏附材料等方式，收集病原体，以减少患者在医院的获得性感染（住院病人在医院内获得的感染）。这些黏附材料将安装在自主机器人中使用。

“我希望看到厂商在未来的机器人中使用该黏附材料。该黏附材料可以收集和检测物体表面的病原体。这将减少医院感染病例，降低运营成本并使患者的生活更轻松。”Acharya解释道。“目前，我们研发的GASS爬行机器人能够在不同表面上移动。这意味着我们离投入生产的目标更近了一步。”

Roberts是机械工程实验室教授Carmel Majidi的博士候选人，一直致力于开发生物电势电极传感器（包括心电图ECG，肌电图EMG，脑电图EEG）的研究。为了使这些传感器在皮肤上有效发挥作用，尽管皮肤表面存在头发、汗水和其他污染物颗粒，它们仍需要粘附在皮肤上。

“这种新型黏附材料在皮肤上效果较好，”Roberts说。“该材料使用接触分裂效应，模拟天然壁虎的粘合作用，增强了材料的附着力。”

▲图为新型黏附材料的生物灵感来源和GASS爬行机器人应用示意，来源：Frontiers in Robotics and AI (2023). DOI: 10.3389/frobt.2023.1209202

未来，该团队希望进一步改进新型壁虎黏附材料和GASS爬行机器人，实现水下作业、陡坡爬行以及运动速度提升。

结语：新型黏附材料或将助力机器人研究

新型黏附材料不仅可用于攀爬辅助材料和收集病原体等领域，未来或将应用于更多的机器人领域。并且由于其可黏附且柔软的特性，与刚性材料相比，更适合应用于仿生机器人等领域。

在过去让机器人在各种表面上攀爬是一件较为困难的事，但随着该研究团队在壁虎中得到灵感，巧妙地解决了这一难题，让机器人不仅可以在各种表面攀爬，还可以在倾斜表面静止不动。如果这一技术未来应用于机器人开发中，或可推动新型机器人研究。

来源：TechXplore