驰名科技媒体报路这项钻研工作

导语：

北京功夫2017年9月21日
，国际顶级期刊《科学》（Science）机械人子刊《科学机械人学》以长文(Research Article)登载了由J9集团文力副教授课题组牵头
，与美国哈佛大学课题组合作研造的最新钻研成就“仿生?鱼软体吸盘机械人”（A biorobotic adhesive disc for underwater hitchhiking inspired bythe remora suckerfish）。同日
，麻省理工科技评论也报路了该项钻研。钻研揭示了鱼的吸附机造
，并为将来的低功耗水下仿生软体机械人、水下吸附装置提供了新思路。文章的第一作者为机械工程与自动化学院博士钻研生王越平
，通讯作者为机械工程及自动化学院、国际交叉科学钻研院仿生软体机械人尝试室文力副教授。

机械手使用仿生吸盘来抓取物品  

与海洋生物的渊源

从2014年的3D打印人造仿生鲨鱼皮到2017年的软体章鱼触手机械人道理样机
，文力教员的无数钻研都跟海洋生物密不成分。数万年的进化让这些生物对周围环境游刃有余
，鲨鱼重大的身躯有着光滑的皮肤
，使它能在水中急剧移动并捕食猎物
，章鱼触手的矫捷性让它在行动和进食过程中维持优势？蒲Ъ颐且幌蛟谧暄腥艉文芙庑┚畹慕峁购妥橹河
，来改好人们的生涯。

四年前
，文力教员在哈佛大学主攻鲨鱼仿生方向
，当他仔细观察鲨鱼照片的时辰
，无意把稳到鲨鱼皮上附着着一衷熹他的鱼类。经过标本库查证后
，拥有很强吸附能力的鱼给文力教员留下了深刻的印象；毓
，他方便即着手对鱼的钻研
，文力教员在持久钻研中积攒的丰硕经验
，以及尝试室齐全的水动力学和水下测试设备
，都对该项钻研的发展奠定了优良基础。

“3D打印人造仿生鲨鱼皮”  

软体章鱼触手机械人道理样机  

有趣的鱼

鱼重要凭据它的宿主来分辨类别
，由于文力教员对鲨鱼的熟悉
，吸附于鲨鱼身上的鱼就成了他的首要钻研指标。鱼自身迁徙能力不强
，但它和鲨鱼一样喜欢冬暖夏凉
，在持久的进化过程中
，它头部的第一背鳍进化成一个分叉且滑润的吸盘
，吸盘内部有上千根分列整齐的幼尖刺
，使吸盘拥有很强的吸附能力
，被吸附的海豚越出水面高快旋转也无法甩掉它。因而鱼能够通过吸附宿主来实现迁徙
，这个行为被生物学家形象的称为“搭顺风车”。

吸附在宿主身上的鱼（图片来自网络）  

永一向歇的索求

关键技术突破的背后离不开科研人员的不懈致力。在对生物吸盘内部鳍片活动学的观测中
，鱼可不会乖乖吸在玻璃壁上任人拍摄
，若何可能齐全拍摄到鳍片活动过程是团队的首个难题。经过团队长功夫的思虑
，决定在一个光学平台上搭建观测平台
，用两台高快相机同步触发拍摄吸盘内部（观察吸盘组织具体活动）和吸盘侧面（证明吸盘处于吸附状态）
，通过处置后的视频资料得到有效的鳍片活动数据。

仿生模具（除上面的幼刺之表）由多资料3D打印一次成形。设计之初由于仅用软硬两种资料来造作模具
，导致样机吸附性不好且易开裂。不休尝试改进后
，团队意识到人类的肌肉和骨骼之间是由半月板、韧带等组织逐步过渡的
，因而使用梯杜撞度资料进行3D打印来解决材质的仿照问题。吸盘上的幼刺尺度幼且尖硬
，3D打印技术无法满足要求的精度和硬度
，因而文力教员课题组与美国哈佛大学的国际团队合作
，利用激光雕镂技术造作了尺度、状态都和真实鱼高度类似的硬质幼刺并在测试中成效较好。

梯度变动的3D打印示意图

此表
，一体打印成形的样机因动弹机构的存在
，吸盘基板上留有空地
，对吸附机能会产生很大影响。因而团队更换为高凳租底的规划
，在表侧用橡皮泥密封
，另一侧浇灌软质硅胶资料
，凝固后再把橡皮泥冲刷掉
，并浇灌一样的硅胶资料。这样既实现了密封
，又不影响鳍片传动机构的动弹。前后共批改二十余版本才有此刻的软体机械人样机。

软体机械人样机  

结语：

此项目持续四年之久
，期间多名硕士生博士生参加了钻研？蒲胁换嶂褂谝黄畚牡陌浞
，这仅仅是一个初步。仿生科技是大天然鬼斧神工和人类科技智慧的共同结晶
，我们相信
，凭借文力教员执着的海洋情怀
，他将会在仿生学领域获得更多成就。

更多资料：

论文链接:

http://robotics.sciencemag.org/content/2/10/eaan8072

Science/AAAS multimedia报路链接：

http://www.sciencemag.org/news/2017/09/robotic-remora-can-cling-objects-force-340-times-its-own-weight

MIT Technology Review报路链接:

https://www.technologyreview.com/the-download/608916/scientists-have-built-a-shark-sucking-robot-that-is-hideous-and-cool/

Biomechanics and Soft Robotics Lab报路链接:

http://softrobotics.buaa.edu.cn/home/index.htm

策动/案牍：曹嘉辉

采访：谭莉莎、曹嘉辉、李明珠

设计：任天妹

技术：曹嘉辉

鸣谢：机械工程及自动化学院、国际交叉科学钻研院仿生软体机械人尝试室

编审：门户网站总编总监工作室

投稿：geoos@buaa.edu.cn