基本解释

　　美国科学家表示能够像蜘蛛侠一样在建筑物上攀爬将在不久后成为现实。目前，科学家正使用一种特殊材料制造粘性手套和鞋子，能够让穿戴者粘在墙壁上并任意攀爬。现已在一个小型机器人身上成功测试。

　　仿生壁虎脚-简介

　　壁虎脚机器人能飞檐走壁

　　斯坦福研究设计中心副主任、机械工程教授马克·卡特科斯基领导的研究小组和美国其他大学合作，经过研究壁虎脚趾的构造，历时5年制造出一种黏脚机器人——Stickybot，其能在光滑的玻璃墙壁上行走自如。

　　仿生壁虎脚-原理

　　他们从壁虎身上获得灵感，开发出一种新型织物，现已在一个小型机器人身上成功测试。测试中，机器人顺利在玻璃、金属等光滑表面攀爬。工程师希望将他们的设计“按比例放大”，为人类打造蜘蛛侠般的攀爬装备。据悉，这项研究是一项代号“Z-Man”的计划组成部分。壁虎之所以具备藐视地心引力的能力归功于脚趾上的微毛。微毛能够增大接触面，形成一种“单向粘合剂”。壁虎每爬行一部都可产生这种粘力，但只要朝其他方向移动，粘力便消失。

　　过去10年时间里，技术人员一直潜心研究，开发强度足以实现垂直攀爬的人造粘性材料。经过不懈努力，美国加利福尼亚州斯坦福大学的研究人员最终开发出一种类似橡胶的材料，上面覆盖数千根微小的聚合纤维用以模拟壁虎的微毛。壁虎的微毛被称之为“刚毛”，直径只有人发的十分之一。

　　壁虎脚趾包含很多学问，堪称一种干性黏合剂。壁虎脚趾上有数百个拍状突起，称为皮瓣，每个皮瓣上都生有数百万刚毛，比人的头发要细10倍。在显微镜下面，能看到每一个刚毛末端又分成数百个直径只有几百纳米的更细的铲状丝，称为铲状匙突(spatulae)，能和攀爬物表面的分子发生引力作用。

　　壁虎脚趾上细丝和墙壁分子引力之间的这种相互作用称为范德华力，这种引力能使它在玻璃上仅用一个脚趾就支撑起全部身体重量。卡特科斯基说，这种“黏合剂”还是单向的，只有向一个方向拉时，才能黏紧，而从另一个方向，则很容易取下来。 研究小组用微型模具制出一种类似橡胶的多聚材料微丝，做成黏合剂涂层，涂在为Stickybot专门制作的四只脚上。Stickybot的每只脚约有一个孩子的手掌大小，它在墙壁上爬时就会很稳定，还能轻松地黏附或提起它的脚，就像一只机器蜥蜴。

　　最新型黏合剂仿照壁虎脚趾上的皮瓣和刚毛包含两层系统，比首批产品的黏合微丝更细，且只有20微米宽，是人头发的1/5，负荷量也大大提高。Stickybot因此能在竖直的木板、涂漆金属和玻璃上行走自如。

　　仿生壁虎脚-作用

　　这种材料据说拥有较高强度并且可以重复使用，同时不会留下任何残留或造成损伤。目前，这种材料已在机器壁虎“Stickybot”身上成功测试。测试中，机器人顺利在玻璃板上攀爬。现在，科学家正在研制这种材料的“人用版”，允许人类拥有与壁虎一样的攀爬能力，即借助这种材料支撑整个身体。首席设计师马克·库特科斯基教授表示：“使用吸盘的移动速度缓慢，效率不高，除此以外的一种选择便是采用干燥粘合，也就是壁虎采用的技术。”

　　壁虎的惊人攀爬能力源于脚趾上的微毛。接触物体表面时，微毛可充当粘性极高的“单向粘合剂”，如果朝另一个方向移动，粘性便会消失。仿生机器人技术专家库特科斯基说：“这种新材料与透明胶带或者管道胶带截然不同。如果使用胶带，你要用力压，而后再使其脱离表面。使用其他粘合剂则像脚上粘了口香糖，你要用力压在表面，走路的时候再用力把脚抬起来。定向粘合则不同，感觉是将自己钩在表面，脱钩后便可移动身体。”

　　Stickybot外形犹如一只壁虎，也“长”着四只脚，每只脚的尺寸与小孩子的手相当。测试中，Stickybot稳稳地将自己粘在墙面上，可随意向上攀爬，就像真实的壁虎一样。斯坦福大学表示，开发强度足以承受人类体重的粘性材料的努力正在进行当中。Stickybot“长”有粘性脚趾和敏捷的尾巴，在墙壁上的攀爬几乎与壁虎一模一样。美国国防部的高级研究计划为这款机器人的研制提供了资金支持。

　　卡特科斯基指出，因为黏合剂是单向作用的，Stickybot还需要旋转脚，我们准备给它安装一个像壁虎那样的旋转关节。当向下爬或者在墙壁上头冲下，Stickybot的后脚，必然是扭向后的，否则它会掉下来。 研究小组下一个项目称为Z-Man，将把这项技术拓展到特种工作上，让人类也能利用这种仿生黏合剂飞檐走壁。