北航团队探秘“水下壁虎” 仿生应用潜力大

新华社北京9月21日电（记者李江涛）9月21日，国际顶级期刊《科学》杂志机器人子刊《科学·机器人学》以长篇封面刊登北航文力课题组牵头、与哈佛大学合作的科研团队最新研究成果——仿生（印加鱼旁）鱼软体吸盘机器人。

北京航空航天大学文力副教授牵头的国际合作团队，近日揭示了（印加鱼旁）鱼软体吸盘的仿生学原理并首次制作出仿生机器人样机。

据文力介绍，（印加鱼旁）鱼可以在游动中通过头部的吸盘完成对鲨鱼、海豚、海龟等不同海洋生物的快速吸附。生物学家形象地将该行为称为“搭顺风车”，从而减少（印加鱼旁）鱼自身的能耗。其头部的吸盘是由背鳍进化而成，被生物学家称作“脊椎动物解剖学上最奇妙的结构之一”。

据了解，该研究涉及包括生物力学、材料、化学、机器人等多个研究领域交叉。该项目共历时4年。课题组先后通过环境扫描电镜、高速相机同步运动追踪等生物测量手段，获得（印加鱼旁）鱼吸盘的宏观与微尺度结构与运动模式。

研究团队进一步利用复合多材料3D打印技术实现一体化打印成形，吸盘样机材料刚度跨越三个数量级。同时，利用高精度激光加工技术制作了碳纤维硬质小刺（底部直径270微米）嵌入到复合材料的样机鳍片中。同时，课题组用轻量化、防水的软体纤维增强的直线驱动器驱动，实现了（印加鱼旁）鱼吸盘内部鳍片的微动。仿生样机在光滑表面能够产生340倍，在粗糙表面上产生约100倍自重的吸附力。这种机器人虽然吸附力可观，却不会对吸附表面造成破坏。它在军民领域都有良好的应用前景，如国防科技、水下救援、海洋生态检测等方面，可发挥重要作用。

课题组还首次揭示，吸盘内部鳍片的主动抬起、鳍片上硬质小刺以及软组织的协同作用，使（印加鱼旁）鱼能吸附在多尺度的粗糙表面。

研究人员通过将仿生样机集成到水下机器人上，实现了类似（印加鱼旁）鱼的游动－吸附－脱离。这项研究工作不但从生物力学角度揭示（印加鱼旁）鱼的吸附机制，同时为未来的低功耗水下仿生软体机器人、水下吸附装置提供了新的思路。

[责任编辑：杨凡、王春令]

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