Robot-gekon

Zbudowany na Uniwersytecie Stanfordzkim jaszczurkokształtny robot Stickybot potrafi wspinać się po tafli szkła dzięki skopiowaniu rozwiązania stosowanego przez gekony.

Główny projektant Stickybota, Mark Cutkosky od ostatnich pięciu lat pracował z naukowcami z całych Stanów przy tworzeniu robotów wspinających się. Zdolne do wspinania się po pionowych powierzchniach roboty mogą znaleźć wiele zastosowań, poczynając od konserwacji powierzchni pionowych, przez ratownictwo, a kończąc na dość oczywistych zastosowaniach wojskowych.

Po zbudowaniu robota zdolnego do wspinania się bo betonie, cegłach etc. Cutkosky przeszedł do konstrukcji robota zdolnego do poruszania się po gładkich powierzchniach, takich jak szkło czy metal (dużo więcej wieżowców jest zbudowanych ze szkła i metalu niż z cegieł). I tutaj inspiracją stał się gekon, zdolny do chodzenia po ścianach i sufitach dzięki budowie przylg na końcach palców. Palce gekona są spłaszczone, a od spodu mają specjalne blaszki (lamellae) pokryte z kolei mikroskopijnymi włoskami (setae), o średnicy 5 mikrometrów (od 3 do 36 razy cieńsze od ludzkich włosów). Każdy włosek z kolei jest zakończony 100 do 1000 "łopatek" (spatulae), każda o długości 0,2 mikrometra, czyli tuż poniżej długości fali światła widzialnego. To już w zasadzie bionanotechnologia - gekony utrzymują się na powierzchniach dzięki oddziaływaniom van der Waalsa (jedynym materiałem, na którym nie potrafią się utrzymać jest teflon, o bardzo niskich oddziaływaniach van der Waalsa). Cytując Cutkosky'ego:

[Włosy gekona] bardzo się różnią od taśmy klejącej, gdzie po dociśnięciu jej trzeba ją potem oddzierać. Kierunkowy środek klejący można lekko przysunąć do powierzchni i pociągnąć w określonym kierunku, a wtedy zaczyna przylegać. Ale jeżeli pociągnie się w innym kierunku, to odchodzi bez żadnego wysiłku.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania skopiowanego ze stóp gekona wspinanie się staje się dużo łatwiejsze. Przy stosowaniu klejących się powierzchni trzeba dociskać je do ściany a potem odrywać, wkładając w to siłę. Stworzone przez zespół Cutkosky'ego sztuczny materiał jest to gumowaty polimer z mikroskopijnymi włoskami stworzonymi przez odlewanie go w specjalnej formie. Materiał ten jest mocny i nie pozostawia śladów na powierzchni, po której się wspina, chociaż daleko mu jeszcze do prawdziwego gekona - naśladuje on pierwsze dwa poziomy struktury, z lamellae i setae, ale "włoski" mają średnicę 20 mikrometrów, czyli nadal 10 razy więcej niż u gekonów. Nie ma też mikroskopijnych łopatek na włoskach, ale pomimo tego robot jest w stanie wspinać się po malowanym metalu, szkle i drewnianych meblach.

Prawdziwy gekon jest w stanie utrzymać na jednym palcu ośmiokrotność swojej masy, więc jak widać ludzkiej technologii jeszcze trochę brakuje do tego poziomu. Jednak nawet niedoskonałe naśladowanie natury jest już dość efektywne. Naukowcy pracują już nad nową technologią o nazwie Z-Man, pozwalającą ludzkim wspinaczom wykorzystać biomimetyczny materiał naśladujący gekona.

Oczywiście, puryści mogą twierdzić, że zastosowanie "geko-włosków" zamiast Vibramu w butach wspinaczkowych to oszustwo, ale zapewne takie same głosy podnosiły się przy tworzeniu nowoczesnych butów wspinaczkowych. Prawdziwi puryści zawsze mogą wspinać się na boso, a przeciętny wspinacz będzie chętnie korzystać z ułatwień technologicznych. W tym przypadku opartych o rozwiązania sprawdzone przez naturę od co najmniej 100 milionów lat.

[via Science Daily]

Leszek Karlik