北航跨介质吸附仿生机器人最新研究进展

北航机械工程及自动化学院文力教授课题组，近日在跨介质吸附仿生机器人领域取得新进展。

机器人在高度非结构化环境中的应用，比如进行多地形观测、多介质作业、多环境探查等，对机器人快速跨介质运动（扩大工作范围）和高效暂栖（延长工作时间）的能力有着广泛的潜在需求。相比于传统的飞行机器人，该课题组研究的跨介质仿生吸附机器人一可以长时间工作，二可以同时覆盖水下和空中两种介质中运动范围，这在探索基础科学问题，对研制具有潜在用途的高性能跨域航行器方面具有重要意义。

机器人实现水下和空中吸附主要面临两大挑战：第一需要强力、可逆、自适应性强的吸附装置，该装置可以同时在水下和空中发挥作用，使机器人可以在各种表面上高效吸/脱附，并可以产生足够的切向力来抵抗高速来流的冲击；第二需要可以快速、连续、稳定跨越水/空界面的无缆机器人，用于搭载吸附装置和工作设备。

该课题组通过实验室条件下对生物䲟鱼吸盘的观察发现，䲟鱼只依靠吸盘的一部分即可吸附在带孔的表面上，进而揭示了䲟鱼吸盘吸附复杂表面、实现长时间吸附的新机理——鳍片独立腔体、静水压增强的冗余吸附机理。课题组通过多个仿生对照组研究发现，䲟鱼吸盘内部对称排列的鳍片之间可以形成独立的密闭腔体，进行局部吸附；外部柔软的唇圈也可以形成整体的吸附，实现冗余吸附。……