爬巖鰍吸附在水下巖石表面

爬巖鰍1000倍自重吸附力

Climbot在船底吸附爬行

爬巖鰍微刺結構、吸附仿真分析及仿生吸爬機器人Climbot

　　近日，中國科學院沈陽自動化研究所類生命機器人研究團隊與清華大學、香港大學、中國科學院成都生物研究所以及中國醫科大學展開合作，揭示了爬巖鰍緊密吸附-快速爬行運動的機理，并設計了一種水下仿生吸-爬機器人Climbot，該機器人可實現對運動中的遙控船底的緊貼吸附，以及在水下壁面的滑行。相關研究成果發表于《國家科學評論》（National Science Review，NSR）。

　　爬巖鰍被稱為"水下壁虎"，在水中能夠以相當于自身重量1000倍的吸附力吸附固定于壁面，還能以每秒7.83倍體長的速度進行快速壁面滑行。研究團隊發現，爬巖鰍具有這種獨特的吸附-滑行行為能力的秘密在于其吸盤邊緣上的微刺結構。這些微刺使爬巖鰍與壁面接觸區域間的水層在微通道中流動受限，產生粘附效應，變成“膠水”，將吸盤緊貼于壁面，形成動態水密封的狀態。爬巖鰍既可以通過柔軟的腹部被動變形抵消外界施加的脫附力，也可以通過主動收縮腹部形成強大的吸附力，使其錨定在某個位置。同時，爬巖鰍接觸界面上的水層可以在運動過程中充當“潤滑膜”，減小摩擦阻力，有利于在壁面上實現邊吸附邊滑行。這種巧妙的機制使得爬巖鰍能夠很好地平衡大吸力吸附和快速滑行運動之間的矛盾。

　　根據爬巖鰍緊密吸附-快速爬行的行為機理，研究團隊開展仿生機器人研究，通過微納光刻及翻模技術成功制作了“仿生微刺”，將其耦合到軟材料3D打印成型的“仿生吸盤”上，同時集成了驅動和控制單元，設計制作了水下壁面吸-爬機器人Climbot。該水下仿生吸爬機器人可以在運動的遙控船底表面緊貼吸附，并在水下壁面快速滑行。

　　該研究成果展示了一種全新的水下機器人壁面吸-爬運動模式，在海洋科學、海洋環境監測以及海洋工程等領域擁有廣泛的應用前景。

　　該研究得到了國家自然科學基金、遼寧省科技人才與自然科學基金、機器人學國家重點實驗室自主課題、清華大學自主科研計劃等項目的支持。（機器人學研究室）