Biomimikri a javából, a polip szívókorongjainak működése adta az ihletet a robotok új rögzítő és fogómechanizmusának kifejlesztéséhez.
A Bristoli Egyetem tudósai olyan új robotikus tapadókorongot fejlesztettek ki, amely durva, ívelt és nehéz köveket is képes megragadni. A Bristol Robotics Laboratory-ban dolgozó csapat a polip csápjainak biológiai működését tanulmányozta, a rajtuk sorakozó tapadókorongok ugyanis kiváló adaptív szívóképességgel rendelkeznek, lehetővé téve ezzel a polipnak a sziklákra tapadást vagy a zsákmány biztos megragadását.
A PNAS online kutatási szerverére feltöltött eredményeikben a kutatók bemutatják, hogyan tudtak többrétegű lágy szerkezetet és mesterséges folyadékrendszert létrehozni, hogy ezzel a lágyrobotika gyakorlatának megfelelően le tudják utánozni a polipok izomzatát és nyálkaszerkezetét.
A „tapadó szívás” fejlett biológiai adhéziós stratégia a lágytestű organizmusok számára. Ahhoz szükséges, hogy a különböző tárgyakat jó erősen meg tudják fogni. A tapadókorongok adaptívan kapcsolódhatnak száraz, összetett felületekhez is, például sziklákhoz és kagylókhoz, amelyek eddig nagy kihívást jelentettek a mai mesterséges tapadókorongok számára. Bár a természetben létező tapadókorongok adaptív szívása a puha test mechanikai deformációjának eredménye, egyes tanulmányok arra utalnak, hogy a nyálkakiválasztás egy másik kritikus tényező lehet az összetett felületekhez való tapadásban, a kiválasztott nyálka magas viszkozitásának köszönhetően.
Tianqi Yue vezető szerző kifejtette: „A legfontosabb fejlemény az, hogy sikeresen demonstráltuk a mechanikai konformációt, vagyis a puha anyagok felhasználását a felület alakjához való alkalmazkodás céljából, kombinálva a folyadékszigeteléssel, amely az érintkező felületeket érő folyadék terjedésének hatékonyságát jelenti, a szívóképesség növelésére. Ez a két faktor lehet a titka a biológiai organizmusok rendkívüli adaptív szívóképességének.”
Az állatok többrétű szívómechanizmusa a mechanikai felépítés és a szabályozott vízzárás szerves kombinációja.
A többrétegű mesterséges puha anyagok először durva mechanikai alkalmazkodást végeznek az aljzaton, így a szivárgó nyílások méretét alaposan lecsökkentik. A fennmaradó, tized-, századmilliméteres méretű nyílásokat ezután a biológiai modellen alapuló mesterséges folyadékrendszer szabályozott kiválasztása zárja le, ezáltal a tapadókorong rövid szívási idő után hosszú ideig megtapad a különböző felületeken, minimális túlfolyás mellett. (Az effektus a háztartásban régóta közismert: a tapadókorongos rögzítőszerkezetek használati utasításában – ha ad hozzájuk a gyártó ilyet – szerepel, hogy „jobban tapad, ha a korongot benedvesítjük”. Azt pedig az életmódjavító tippek-trükkök között találhatjuk meg, hogy az érdes díszcsempéken nem tapadó korongokat szilikonzsírral bekenve lehet rábírni a rögzítésre. De azért erre a rögzítésre ne bízzunk értékes és/vagy törékeny tárgyat… A cikkben említett alkalmazásban maximum néhány másodpercig kell fenntartani a rögzítést. – A szerk.)
Tianqi hozzátette: „Úgy gondoljuk, hogy a bemutatott, többlépcsős adaptív szívó mechanizmus nagyban hozzájárulhat a sokoldalú, lágy tapadás kialakításához. A jelenlegi ipari megoldások állandóan dolgozó levegőszivattyúkat használnak a szívóerő aktív generálására, azonban ezek zajosak, és sok energiát fogyasztanak. Sok szívókorongos élőlény, köztük a polipok, egyes halak, például a szívóhal és a remora, a piócák, a haslábúak és a tüskésbőrűek, puha testük eredményeképp meg tudják őrizni kiváló adaptív szívóképességüket összetett szerkezetű felületeken is szivattyú nélkül is.”
A kutatóknak köszönhetően számos lehetőség nyílhat meg az ipari alkalmazásokban, például egy következő generációs robotkéz, aktuátor létrehozásában, amely különféle szabálytalan tárgyak megfogására szolgál. A tervezőcsapat most egy intelligensebb tapadókorong megépítését tervezi oly módon, hogy érzékelőket építenek be a tapadókorongba, hogy szabályozhassák a viselkedését.
(forrás, kép: Unsplash, University of Bristol)
