長(zhǎng)期以來(lái)，蟲(chóng)子一直嘲笑機(jī)器人專家,，說(shuō)它們是多么不可思議,。令人驚訝的移動(dòng)，令人驚訝的高效和超級(jí)強(qiáng)大,，在某些情況下,，真的非常便宜。但制造一個(gè)與昆蟲(chóng)相當(dāng)?shù)臋C(jī)器人是極其困難的——如此困難以至于通常更容易的是劫持活著的昆蟲(chóng)本身,，讓它們?yōu)槲覀児ぷ?。你知道比這更簡(jiǎn)單的是什么嗎?
蜘蛛基本上是液壓(或氣動(dòng))抓手,。活著的蜘蛛通過(guò)一個(gè)內(nèi)部的瓣膜系統(tǒng),，通過(guò)四肢的每個(gè)肢體調(diào)節(jié)血壓來(lái)控制它們的四肢,。較高的壓力會(huì)使肢體伸展，當(dāng)血壓降低時(shí),，拮抗屈肌會(huì)使肢體彎曲,。順便說(shuō)一句，這就是為什么蜘蛛從死亡的纏繞中掙脫出來(lái)時(shí),，它們的腿都蜷縮起來(lái):因?yàn)闆](méi)有血壓來(lái)平衡屈肌的力量,。
這意味著,，驅(qū)動(dòng)一只蜘蛛的8條四肢是相對(duì)簡(jiǎn)單的。只要把它插在閥門系統(tǒng)的中間,，注入一些空氣,，噗的一聲，所有的腿就會(huì)膨脹并伸直,。
我們的策略與生物啟發(fā)的方法不同,，生物啟發(fā)的方法是研究人員通過(guò)觀察蜘蛛的物理形態(tài)來(lái)設(shè)計(jì)思想，然后在復(fù)雜的工程系統(tǒng)中實(shí)施,，也不同于生物混合系統(tǒng),，生物混合系統(tǒng)以活性或活性生物材料作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要求仔細(xì)和精確的維護(hù),。
我們對(duì)蜘蛛尸體進(jìn)行了改造,，創(chuàng)造了一個(gè)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的抓取器，只需一個(gè)簡(jiǎn)單的組裝步驟,，就可以實(shí)現(xiàn)完整的功能,，從而避免了通常的流體驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器和抓取器所需要的繁瑣和約束性的制造步驟。
萊斯大學(xué)普雷斯頓創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的研究人員在《高級(jí)科學(xué)》雜志剛剛發(fā)表的一篇論文中描述了這項(xiàng)工作,。在這篇論文中,，研究小組對(duì)這種死去的蜘蛛抓取器的性能做了一些描述，結(jié)果令人印象深刻:它可以舉起1.3倍于自身重量的物體,，產(chǎn)生0.35毫牛頓的峰值抓取力，在四肢或閥門系統(tǒng)開(kāi)始顯著退化之前,，它至少可以啟動(dòng)700次,。1000次循環(huán)后，死蜘蛛的連接處出現(xiàn)了一些裂縫,，可能是因?yàn)槊撍?。但研究人員認(rèn)為,，通過(guò)給蜘蛛涂上一層類似蜂蠟的東西，他們可能會(huì)在很大程度上阻止這種分解,。這種蜘蛛爪能夠成功地抓取各種物體,，可能是因?yàn)橥裙逃械捻槕?yīng)性，以及腿上類似定向粘合劑的毛發(fā)狀微結(jié)構(gòu)的組合,。
不幸的是(雖然有些明顯),，我們不能說(shuō)在研究過(guò)程中沒(méi)有蜘蛛受到傷害,。根據(jù)該論文，生物原料(即蜘蛛尸體)是通過(guò)將狼蛛置于冷凍溫度(約-4°C)下安樂(lè)死5-7天獲得的,。研究人員指出,，目前的文獻(xiàn)中沒(méi)有關(guān)于蜘蛛的倫理來(lái)源和人道安樂(lè)死的明確指南，考慮到我們對(duì)一些蜘蛛可愛(ài)但仍然可怕的性格了解多少,，這真的是應(yīng)該解決的問(wèn)題,。
狼蛛是一個(gè)方便的選擇，因?yàn)樗┘拥淖ト×Υ蠹s等于它自己的重量,，這就引出了一個(gè)有趣的問(wèn)題:不同大小的蜘蛛會(huì)有什么樣的表現(xiàn)?根據(jù)比例分析,，研究人員認(rèn)為10毫克的跳蛛可以施加超過(guò)其體重200%的抓握力，而200克的歌利亞蜘蛛只能用其體重10%的力抓握力,。但也就是20克,，可是歌利亞蜘蛛很大。
無(wú)論是好是壞,，昆蟲(chóng)似乎最有可能提供死亡機(jī)器人的潛力,，因?yàn)橹圃爝@種規(guī)模的氣動(dòng)、關(guān)節(jié)和肌肉可能非常具有挑戰(zhàn)性,，如果不是不可能的話,。尤其是蜘蛛(以及其他類似蜘蛛的昆蟲(chóng))，它們能提供生物可降解的,、環(huán)保的按需驅(qū)動(dòng)功能,，研究人員希望這種功能能得到顯著擴(kuò)展。電容式接近傳感器可以實(shí)現(xiàn)自主性,，例如,，謹(jǐn)慎地捕捉小型生物，以便在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中采集樣本,。四肢的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)可以導(dǎo)致機(jī)器人的運(yùn)動(dòng),。研究人員還計(jì)劃探索鞭蝎的高速關(guān)節(jié)，以及patu digua蜘蛛的真正微尺度操作,。
