Stenfordo universiteto inžinieriai, pasinaudodami driežo pėdos biologinės sandaros ypatumais, sukūrė robotą, galintį laipioti beveik bet kokiais lygiais paviršiais, įskaitant stiklą. Autoriai teigia, jog jų sukurtas „Stickybot“ gali tapti prototipu sudėtingesnėms mašinoms, kurios lengvai įveiks visas vertikalias kliūtis.
Projekto vadovas Markas Cutkosky, bendradarbiaudamas su kitais JAV mokslininkais, šiam prototipui sukurti sugaišo penkerius metus. Pirmieji robotų modeliai galėjo laipioti šiurkštų paviršių turinčiomis sienomis (plytomis arba betonu), tačiau esminis iššūkis yra įveikti visiškai lygų paviršių. Šiuo tikslu mokslininkas idėjų nusprendė pasisemti iš gyvūnų, o tiksliau – driežų.
„Galima naudoti prisisiurbiančius guminius padus, tačiau jie yra palyginti neefektyvūs ir judėjimo sparta yra maža. Tačiau egzistuoja ir kitų sprendimų, pavyzdžiui, sausasis sukibimas. Būtent šiuo principu naudojasi driežai“, aiškina Cutkosky.
Paulas Day ir Alanas Asbeckas sukūrė viena kryptimi lipnią medžiagą, kuria padengtos „Stickybot“ pėdos. L.A. Cicero nuotr.
Kiekvienas driežo pėdos apatinio paviršiaus kvadratinis milimetras padengtas maždaug 14000 plaukelius primenančių struktūrų, kurios vadinamos paprasčiausiai šereliais. Kiekvieno šerelio skersmuo yra 5 mikrometrai ir jie savo ruožtu yra padengti nuo 100 iki 1000 mažyčių vos 0,2 mikrometro ilgio „mentelių“. Jos sąveikauja su liečiamo paviršiaus molekulėmis – veikia vadinamoji molekulinės traukos arba van der Waalso jėga.
Šiai jėgai pasireikšti nereikalingas joks papildomas sukibimą gerinantis skystis, paviršiuje sukuriami daug mažesni įtempiai. Pavyzdžiui, driežai gali visu svoriu kabėti, laikydamiesi už stiklinio paviršiaus vos vienu pirštu. Be to, jų pirštai prikimba pėdą statant tik tam tikra kryptimi – tai yra savotiški „vienos krypties klijai“, sako Cutkosky. „Tai yra visiškai kas kita nei paprasta lipni juosta, kurią prilipdžius vėliau tenka nulupti. Tuo tarpu kryptiškai prikimbančią medžiagą pakanka lengvai priglausti prie paviršiaus ir stumtelėti reikiama kryptimi – ji prisiklijuoja savaime. Tačiau jei ją stumtelėsite kitokia kryptimi, ji atsiklijuoja be jokių papildomų pastangų“, – aiškina mokslininkas.
Ši viena kryptimi prilimpančios medžiagos savybė yra labai svarbi, nes ją naudojančiam robotui nereikia naudoti daug energijos, tam kad koją būtų galima prilipdyti ir vėl atkabinti. „Naudojant kitokias lipnias medžiagas, gaunasi tas pats, kas vaikščioti su kramtomąja guma aplipdytais padais: reikia kojas stipriai prispausti prie paviršiaus, o po to stipriai jas kelti. Kryptinio prikibimo atveju, jūs tarsi prisikabinate ir atsikabinate nuo paviršiaus“, – sako Cutkosky.
Kai tik mokslininkai suprato šio principo esmę, jie sukūrė gumą primenančią medžiagą, kurios paviršius padengtas mikroskopiniais polimeriniais plaukeliais. Ja buvo padengtos „Stickybot“ pėdos. Naujausia polimero versija sukurta 2009 metais ir jo struktūra labai panaši į natūralų driežo pėdos paviršių. Tiesa, šerelių matmenys yra didesni ir siekia 20 mikrometrų skersmenį, tačiau jie visgi yra mažesni nei pirmosios versijos atveju ir gali atlaikyti didesnį svorį. „Stickybot“ šiuo metu gali laisvai laipioti poliruota medine danga, dažytu metalu ir stiklu. Medžiaga yra stipri, ją galima naudoti daug kartų, o po naudojimo paviršiuje nelieka jokių nešvarumų arba pažeidimų.
Šiuo metu inžinieriai kuria naują „Stickybot“ modelį, kuris galės judėjimo metu pasukti savo pėdas ir taip keisti judėjimo kryptį. Šiuo metu ši užduotis jam yra per sudėtinga, kadangi lipni medžiaga prisiklijuoja tik viena kryptimi. Stenfordo universiteto mokslininkai taip pat kuria žmonėms skirtą lipnios medžiagos versiją. Technologija pavadinimu „Z-Man“ (pavadinimas „Spiderman“ jau buvo užimtas) turėtų leisti žmonėms laipioti lygiais paviršiais tarsi driežams.
