機(jī)器人技術(shù)開發(fā)人員長期以來一直在尋找新的推進(jìn)方式的生物靈感設(shè)計(jì)。Toyohashi University of Technology 的機(jī)械工程系副教授tomoaki mashimo博士和劍橋大學(xué)工程系機(jī)器人專業(yè)的Fumiya iida博士的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功開發(fā)出一種水蛭形狀的機(jī)器人“LEeCH”，它可以爬上垂直的墻壁。

LEeCH，縱向可擴(kuò)展連續(xù)體，靈感來自動(dòng)物水蛭亞綱。它有一個(gè)柔軟的身體，由淋浴軟管的材料制成，還有兩個(gè)吸盤。這種機(jī)器人能夠像水蛭一樣，無約束地伸展和彎曲身體。由于其靈活的身體結(jié)構(gòu)和吸盤，機(jī)器人成功地爬上了垂直的墻壁，甚至到達(dá)了墻壁的另一側(cè)。這項(xiàng)研究于2019年3月27日發(fā)表在美國科學(xué)期刊《軟機(jī)器人》上。

爬墻機(jī)器人具有廣泛的潛在應(yīng)用，包括建筑檢查和維護(hù)，以及在災(zāi)難現(xiàn)場的搜索和救援任務(wù)。爬垂直墻還是比較容易做到的，然而在現(xiàn)實(shí)中，機(jī)器人可能必須越過墻壁上的障礙物，如臺(tái)階和向不同方向的墻壁過渡。最困難的任務(wù)是到達(dá)墻的另一邊。一個(gè)能夠爬到墻頂?shù)臋C(jī)器人必須面對從頂端到另一邊的難題。該小組開發(fā)了一種受陸地水蛭啟發(fā)的機(jī)器人，這種水蛭是大自然中優(yōu)秀的登山者。研究小組設(shè)計(jì)了一種新的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，利用淋浴軟管的管狀結(jié)構(gòu)來模擬水蛭的優(yōu)點(diǎn)，即輕便、靈活和可擴(kuò)展性。柔性管是一種由S形截面的金屬板螺旋纏繞而成，已在一般家庭中使用。齒輪與管子表面的螺旋槽嚙合。柔性管通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)前后移動(dòng)。

水蛭機(jī)器人的身體由三個(gè)并聯(lián)的柔性管組成。通過控制由齒輪供給每個(gè)柔性管的長度，主體可以彎曲或伸長。水蛭機(jī)器人在垂直壁上成功地實(shí)現(xiàn)了向上/向下攀爬和水平過渡。通過結(jié)合這兩種轉(zhuǎn)變，機(jī)器人能夠在二維墻面上自由移動(dòng)。機(jī)器人的柔性身體具有很大的變形，使它能夠從垂直墻的一側(cè)過渡到另一側(cè)。這是世界上第一次研制出能夠在墻上自由移動(dòng)的柔性機(jī)器人。

這項(xiàng)工作得到了JSPS研究員(編號(hào)17J04776)、英國工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC)DTP(授予1476475和RG92738)和Mathworks有限公司(授予RG90950 378)的資助。項(xiàng)目主導(dǎo)人Ayato Kanada獲得了教育、文化、體育、科技部日本科學(xué)促進(jìn)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)研究生院的支持。