这个盘状机器人好身手，不靠吸盘横穿天花板，还能给你递可乐

智东西（公众号：zhidxcom）

编译 | 高歌

编辑 | 江心白

智东西6月4日音讯，近日，一个不运用吸盘结构、也没有粘性介质的攀爬机器人惹起了本国媒体的关注。这种机器人的电机经过振动，会产生1层不到1毫米的气膜。仰仗这层气膜对光滑表面的吸附，机器人可以在墙面或者天花板上活动，还能负载大约一罐汽水的分量。相比其他的攀爬机器人，该机器人分量更轻，成本和功耗也更低，在高空作业中具有很大的运用空间。

该研讨由美国加州大学圣地亚哥分校仿活力器人设计实验室（Bioinspired Robotics and Design Lab）完成，发表在美国顶级学术出版商Wiley旗下的Advanced Intelligent Systems期刊，论文称号为《振动产生的气体光滑使机器人粘附（Gas-Lubricated Vibration-Based Adhesion for Robotics）》。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aisy.202100001

一、借助低压气膜，完成低功耗附着


随着机器人技术的不断发展，目前已有多种机器人具有可控粘附才能，也就是机器人可以选择性地附着或脱离墙体等表面的才能。这些方法往往依赖于机器人与表面之间的气动、电磁或干纤维等。

本论文作者称，虽然这些方法比较有效，但是这些机器人通常需求沉重、高耗能的组件才能完成可控粘附。

为此，美国加州大学圣地亚哥分校的研讨人员们希望开发出一种分量更轻、功耗更低的粘附设备，可以使机器人在不合适人类的环境下停止检查、维修、监视和探求等义务。

靠气膜粘附的机器人

在谈到设计思绪时，研讨人员称，思索到机器人在光滑表面的移动，非接触或轻接触（即机器人不直接粘附表面）形式较为有利。之前的一些研讨大多选用电磁粘附，其粘附力较强、功耗较低，但是也存在很多成绩。

详细来说，电磁粘附的功能在粗糙的表面会有所下降，也更容易在粘合界面上积聚灰尘。此外，电磁粘附需求高电压工作，使其便携、安全和小型化有很大的应战。

最后，研讨人员选择了公平转子马达（ERM）作为机器人的吸附安装。这种电机可以带动1个直径14厘米的软盘产生200Hz的振动。借助这种振动，机器人和表面之间会产生一层几百微米的低压气膜，为机器人提供足够的附着力。

二、机器人可负载3.8N物品，或在竖直曲面移动


在选定粘附方式后，研讨人员构建了两个系统。一个是振动源和软盘组成的粘附系统，次要研讨经过气膜停止粘附的机制；另一个则是驱动安装，为机器人提供颠簸的移动。

机器人两部分拆解图

在完成实际设计后，研讨人员将两个系统组合起来，分别停止了有效负载、垂直移动和曲面移动三项测试。

第一个实验有效负载实验，展现了该机器人在仓库和家庭等低成本系统中的运用潜力。

经过动图我们可以看出，该机器人可以钩住约为3.8N（一罐汽水）的负载，并在天花板上停止前后左右移动。

机器人在钩住一罐汽水

第二个实验是让机器人攀爬垂直表面。研讨人员将机器人放置到一个木柜的表面停止测试。

根据实验图像，由于机器人可以提供足够的摩擦力和附着力，所以完成了垂直攀爬。

机器人在竖直木柜表面行进

之后，为了测试机器人在非平面表面的举动。研讨人员使机器人绕着一个直径为0.9米的竖立圆盘外部移动。机器人花费56秒成功完成了这一测试。

在这一实验中，机器人在不同地位的耗时直观地表现了不同曲面环境的难度。机器人在圆盘的前半程花费了42秒，而后半程则大约只花费了14秒，阐明对抗重力对机器人来说愈加困难。

机器人在曲面圆盘下行进

三、无法附着粗糙表面，或可运用于水下环境


在论文的最后，研讨人员称，这项研讨对于机器人有着重要的意义和发展前景，但是也存在一些成绩。

首先，这个机器人仅能粘附在如金属板、玻璃、塑料等相对光滑的表面，无法附着在石头、砖墙、开孔泡沫等粗糙的表面上。经过研讨，科研人员发现振动产生的流体气膜厚度需求控制在800μm之下，而粗糙的表面会添加气膜厚度，限制机器人的可支撑负载。

同时，由于振动频率在人耳可听频率之内，并且该机器人的工作噪声较大，不合适在有人寓居的地方运用。

另一方面，科研人员也无法确定其流体膜的工作原理能否用于水下环境。假如液体介质可以替代气膜，这种机器人将会迎来更大的运用前景，开拓水下粘附运用。值得一提的是，这项研讨还得到了美国海军研讨办公室的支持。

结语：实验展现了气膜粘附的可行性


当前，高层建筑的玻璃清洁、高架电网设备的维护等工作仍需求人们冒着较高的风险停止作业。而此前的很多攀爬机器人，无论是分量、成本还是能耗上都存在成绩，无法替代人工作业。

本次的研讨在分量和功耗上都有提升，也展现了气膜粘附在攀爬机器人方案中的可行性，推进了这类机器人的发展。

来源：IEEE Spectrum、Advanced Intelligent Systems

好棒的分享楼主多写点吧，写完记得通知我，哈哈

不聊了，又该去搬砖了。。。

优质内容，应该长期发下去。别看了，就说你呢。