科学家研发新吸盘系统 使水旋转以粘附在粗糙的表面上

2020年01月18日 10:00 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒New Atlas报道,虽然已经有动力吸盘装置允许人们或机器人爬墙,但它们只能在光滑的表面上工作。但是,我国科学家现在已经开发出了一种通过旋转水粘附在粗糙表面上的系统。这种技术被称为“零压力差”(ZPD),由李昕和史凯歌带领的一个浙江大学研究团队开发。

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它仍然装有柔软的橡胶杯,但每个杯子都包含一圈水,该水圈沿杯子的外围高速旋转,位于杯子和所应用的粗糙表面之间的边界处。产生的惯性力产生压力梯度,从而允许在杯子的真空区域的中心保持高真空,同时使边界处的压力保持等于大气压。

在常规动力吸盘中,因为有是在该边界处的大的压力差,该真空将容易泄漏,并且当放置在不完全光滑的表面时容易掉落。但是,由于在新系统中消除了这种差异,所以无论表面如何纹理化,都不会发生此类泄漏。而且,与传统系统相比,ZPD所需要的额外功能是维持给定吸力所需的动力要少得多。整个单元也比传统模型更小,更轻。

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到目前为止,三种尺寸的ZPD杯子已经在可抓握物体的机械臂,可以供人们爬墙的“蜘蛛人”设备以及六脚爬壁机器人上进行了成功测试。后者引起了人们的兴趣。

“与其他攀爬机器人相比,带有我们基于ZPD的吸盘单元的机器人在性能上实现了令人惊讶的提升,”李昕说道。“这项研究的下一步是减少水的消耗。如果可以减少水的消耗,则吸盘装置将在少量水的情况下工作很长时间,以便攀岩机器人可以自己携带水而不是连接到电源。”

关于这项研究的论文最近发表在《Physics of Fluids》杂志上。

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