弗吉尼亚大学领导的一个研究小组开发了一种抓握手套,其灵感来自章鱼的吸盘。它可以在水下可靠地抓取物体,并在吸力状态之间快速切换。
在干燥的环境中,范德瓦尔斯力和氢键被用来使物体相互连接。 然而,这些力量在潮湿的环境中会明显减少,因此在水中有效和可逆的吸附方法是一个重大挑战。
而海洋中的章鱼,它的吸盘不仅可以吸附各种物体,还具有探测物体的传感器功能。 例如,存在于吸盘上的感受器能感知液体的流动、压力和与物体材料表面的接触感觉;八条腿上各有2000多个吸盘,每个吸盘都可以独立控制,开关吸力。
目前使用的许多使用吸吮材料的操纵系统是由人类手动操作的,并且需要很长的时间来开启和关闭。因此,研究小组受章鱼吸盘的启发,开发了一个水下吸附系统。该系统包括一个可切换的吸力部件(吸盘)和一个感应系统(自主处理和控制吸盘的开关)。
吸盘是由硅胶柄(凸起)担当,上面覆盖着一个气动的薄膜,使用3D打印的模具制成。该吸盘集成了一个测量物体距离的激光传感器和一个实时控制吸力的微控制器。这种组合模拟了章鱼的神经系统。
经过测试,这种抓握手套具有超过60千帕的强大吸附力,在50毫秒内可以完成开启和关闭。当开启时,吸附力可以增加450倍以上。
据该研究小组称,目前使用的是光学传感器,未来可以使用不同的传感方式。而章鱼在水下作业时表现出多种感官:视觉、化学和机械。从而在水中吸附各种物品,如果能够集成多种传感系统,可以提升抓握手套的水下作业能力。