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1、仿生吸盤

由于常規(guī)吸盤多針對特定的工件要求，多適用于平整光滑的平面，適應的工件形狀種類少。為了適應多種工件的夾持需求，基于海洋軟體生物靈感，國內外學者對仿生吸盤進行了研究。

Frank W. Grasso等分析了章魚吸盤的特點，并指出制造的人工吸盤必須滿足三個功能：

人工吸盤必須滿足三個功能

①具有漏斗狀結構提供表面密封以適應任意幾何表面;

②具備人工吸盤結構可以產生吸著所需負壓力;

③外部肌肉使得被吸著的表面能隨機械臂自由旋轉。

周利坤等用仿生學原理和真空吸附原理，以三種仿生凹形漏斗吸盤結構模型為基礎，結合章魚吸盤平行或并列規(guī)則布局的特點，通過力學分析發(fā)現(xiàn)，胎面吸盤式花紋絕大部分與冰面發(fā)生有效吸附，可確保提供足夠的吸附力，提高汽車在冰面上的防滑能力。

但是，因為章魚吸盤的肌肉組織數目龐大、緊密填滿，并具有三維結構特征，人工加工難度較大。美國科學家用復合材料3D打印技術制作人工吸盤樣品，每個吸盤只有指甲蓋大小(圖4)，并使用這樣的吸盤在陸地上進行了吸著實驗?？茖W家們預測，這樣的吸盤在水下使用時，性能可能進一步提升，因為水壓能提供更大的壓力。

對于機器人的執(zhí)行末端，制造像章魚吸盤那樣的人造裝置，需要制作大量的如章魚組織的人工肌肉單元，技術難度較高，也需要較高的加工成本。為了找到更易實現(xiàn)的結構，Jingping Hou等研究了魷魚吸盤的仿生結構特性，并以此為基礎設計并制作了人工魷魚吸盤(圖5)，可用于軟體機器人末端執(zhí)行器。

隨著氣動技術、生物技術和材料技術的融合，仿生真空吸取技術方興未艾，這類新興的仿生吸盤，使用人工彈性材料，模擬海洋軟體生物變形和吸著。與常規(guī)吸盤相比，仿生吸盤能耗更少，適應性更強，有著良好的發(fā)展前景。

2、吸盤變形產生真空度

改變吸著容積，從而改變吸著腔壓力的方法是另一種真空吸取力產生方法。彈性體材料圍成一個密閉容腔，彈性體材料變形，使吸盤內腔室容積改變，以產生負壓。胡冰山等設計了帶偏置彈簧的偏動式SMA彈簧驅動器驅動仿生負壓吸盤(圖6)，建立了該吸盤的理論模型，并通過實驗驗證了理論模型，吸盤內的負壓可達約12kPa，且能耗更少。

3、吸盤材料優(yōu)化

除了負壓抽吸、改變吸著容積等方法獲得一定的真空度，吸盤的材料性質和吸著面的微結構也會對吸著效果產生一定的影響。

Follador等采用絕緣彈性材料來模擬肌肉柱狀纖維束結構，以形成緊密的吸著和密封。Tramacere等比較了吸著面的微小褶皺構造對吸著效果的影響，在水下靜態(tài)吸著實驗中(圖7)，液體的種類及雜質、水溫、吸盤吸著面的材質特性都會影響吸著效果。根據章魚吸盤的解剖結構，除了依靠頂端的空腔和柔軟的側邊來制造壓力(差)來形成密閉的真空以外，小吸盤材料也有特別之處?；陲@微鏡和顯微CT(微計算機斷層掃描技術)的觀察結果，吸盤的側面和邊緣生長著細小的同軸排列的纖維叢，有助于在水底凹凸不平的表面上制造密閉真空。

結語

隨著研究的深入和技術的進步，合理利用新技術和新方法，能優(yōu)化吸盤結構、增強吸取效果，推動接觸式真空吸取技術朝著多工況適應、多形狀夾持、高效節(jié)能等方向發(fā)展。