Исследователи из лаборатории робототехники Бристольского университета разработали эффективный механизм, использующий способность улиток перемещаться, в том числе и по вертикальной стене. Они оснастили робота технологией скользящего всасывания, которая позволяет ему скользить по воде с использованием заменителя слизи улитки, которая одновременно служит клеем.

С помощью всего лишь одной присоски такие роботы-улитки могут   уверенно скользить по поверхности, используя эффективный механизм передвижения на липучках, и обладать большой грузоподъемностью. Секреция слизи, которая снижает трение и увеличивает всасывание, необходима для того, чтобы улитки могли скользить при всасывании. Учитывая важность слизи в механизме скользящего всасывания, исследователи использовали воду в качестве недорогой, легкодоступной и гигиеничной замены настоящей слизи, чтобы облегчить скольжение робота при сохранении всасывания. Они сконструировали мехатронную систему робота, оптимизировали материалы, из которых изготовлена присоска, и продемонстрировали ее эффективность, транспортируя 200-граммовый груз и обходя препятствия.

По словам исследователей Бристольского университета, подтвержденным видеодемонстрацией, скользящий всасывающий механизм позволяет легкому роботу, весом всего 96 г, перемещаться вертикально и вверх ногами с высокой скоростью, совершая, например, поворот на 53° в секунду и перемещение на 19 мм в секунду. При этом была продемонстрирована способность такого робота нести значительную полезную нагрузку (протестировано перемещение   груза в 1 кг, теоретически он может достигать 5,03 кг), в десятки раз превышающую его собственный вес. Этот метод также не требует энергии для поддержания адгезии.

“Благодаря работе робота-всасывателя со скольжением мы продемонстрировали, что он обеспечивает низкое энергопотребление, высокую эффективность сцепления и безопасность, высокую грузоподъемность и низкую сложность, оставляя при этом только быстро испаряющийся водяной след”, - сказал Тяньци Юэ, ведущий автор указанной разработки.

Новый метод увеличивает число способов передвижения роботов. Исследователи утверждают, что скользящее всасывание обеспечивает недорогой, энергоэффективный, удобный и экологически чистый метод передвижения на водяной основе. Они заявляют, что такой инновационный  подход к способам передвижения роботов обладает значительным потенциалом для применения в альпинистских роботах, роботах для наружного осмотра и в роботизированном транспорте. “Самое интересное открытие нашего исследования заключается в том, что предложенный скользящий всасывающий механизм является новой стратегией чистого лазания и значительно продвинет разработку роботов-скалолазов следующего поколения”, - говорится в заявлении  Тяньци Юэ.

Подробности исследования команды были опубликованы в журнале Nature Communications. Как отмечают эксперты роботопроизводства, стратегия сцепления позволяет роботам захватывать предметы, манипулировать ими и карабкаться по ним, создавая силы притяжения между объектами и поверхностями. Различные методы адгезии для лазающих роботов включают всасывание, электромагнитную адгезию, адгезию геккона и электроадгезию.

Однако, как указывают эксперты, более высокая сила сцепления увеличивает трение между клеевой накладкой и основанием. Чтобы справиться с этим трением, роботы-скалолазы должны использовать множество клейких накладок, которые периодически отсоединяются, перемещаются и снова прикрепляются, что напоминает дискретное движение “при ходьбе”. Этот подход имеет ряд недостатков: частое разрушение и восстановление силы сцепления; сложные, тяжелые конструкции передачи; потеря энергии при изменении положения прокладки; снижение общей силы сцепления при перемещении из-за отсоединения некоторых прокладок.

Кроме того, исследователи подчеркивают, что нынешняя конструкция позволяет пока скользить только по гладким поверхностям. Шероховатые поверхности снижают производительность из-за протечек и повышенного трения, но улучшают сцепление, предотвращая проскальзывание. Как указывается, в будущем в конструкцию может быть включен небольшой вакуумный насос для предотвращения протечек на неровных поверхностях, что сделает его более энергоэффективным, чем обычные роботы для лазания по стенам. 

Робот-всасыватель также не сможет скользить по ступенькам, но ожидается, что будущие версии с несколькими присосками смогут найти и здесь решение. В частности, добавление датчиков может обеспечить точное и автономное перемещение. Кроме того, высказывается мнение, что использование супергидрофобных покрытий на присосках может предотвратить скольжение на мокрых участках.