NASA vyvinula robota s přilnavými končetinami, které využívají metodu, díky níž se gekon dokáže udržet na hladkém vertikálním povrchu. Společnost OnRobot stejnou technologii uplatnila u průmyslového robota pro manipulaci s hladkými předměty.
Dlouhou dobu bylo záhadou, jak se zhruba patnácticentimetrový plaz gekon může pohybovat po hladkých kolmých skalách, aniž by spadl. Na tuto pozoruhodnou schopnost, která jako by odporovala gravitačnímu zákonu, upozornil už antický filosof Aristoteles. Řešení bylo nalezeno zhruba před dvaceti lety: příčinou jsou tzv. Van der Waalsovy síly, které způsobují slabou elektrostatickou přitažlivost mezi molekulami. Právě tyto přitažlivé síly využívají a násobí tlapky gekona. Každý polštářek gekoní končetiny je opatřen přibližně půl milionem chloupků. Jsou složené z keratinu jako lidský vlas, ale jsou mnohem tenčí. Každý chloupek je zakončen stovkami ještě tenčích nanovlásků. Ty vytvářejí obrovskou plochu, která dokonale obemkne i nejmenší nerovnosti ploch. A právě při takto těsném kontaktu dvou povrchů jsou Van der Waalsovy síly natolik silné, že dokážou udržet celou hmotnost plaza.
Už když Aaron Parness studoval na Stanfordově univerzitě, napadla jej možnost tuto jedinečnou gekoní „technologii“ napodobit. A plně se do práce pustil v roce 2010, když nastoupil do Jet Propulsion laboratoře NASA v kalifornské Pasadeně. NASA se o přilnavou technologii zajímala jako o možnost pro manipulaci s předměty ve vesmíru, například přichytávání se k satelitům při jejich opravě. Přilnavé „packy“ jsou totiž odolné vůči radiaci a nepotřebují žádné přísavky, které jsou ve vakuu k ničemu. Výsledkem byl koncept robota LEMUR (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot), který využívá právě příchytky inspirované gekonem.
Ilustrace robota LEMUR (Limbed Excursion Mechanical Utility Robot) na Mezinárodní vesmírně stanici. Foto: NASA
Van der Waalsovy síly lze však využít i v méně dobrodružném prostředí: ve výrobě. První průmyslový robot s úchytkami inspirovanými gekonem nyní nabízí firma OnRobot. Ta sídlí v Odensee v Dánsku, robot Gecko Gripper se však vyrábí poblíž Culver City v Kalifornii. Ředitel výzkumu Nick Wettel přišel do OnRobot právě z JPL NASA.
Řešení je velmi výhodné pro zvedání a manipulaci s předměty na montážní lince, například při výrobě plošných spojů nebo solárních panelů. V deskách plošných spojů je spousta drobných otvorů na součástky, takže nelze využít vakuové přísavky. Většina výrobců plošných spojů používá jakési uchopovací prsty, Gecko Gripper je však rychlejší a vyžaduje méně programování.
Robot Gecko Gripper je založený na technologii vyvinuté NASA a na Stanfordově univerzitě. Nyní se již využívá ve výrobě. Foto: OnRobot A/S
OnRobot své zařízení stále vylepšuje a dosáhl již značného pokroku. Kontaktní plocha umí na hladkém povrchu vytvořit adhezní sílu 35–40 kilopascalů a Gecko Gripper zvládne zvednout kovovou součástku vážící až 7 kilogramů. Cestou k takovému zlepšení bylo použití ještě tenčích vláken na konci mikrostruktur, a tedy zvětšení povrchu. Uchopovací robot je vybavený ultrazvukovým čidlem, které určí polohu zvedaného předmětu, a dalším čidlem, které zjistí jeho hmotnost.
Přilnavost se aktivuje a deaktivuje také stejně jako na gekoní tlapce: drobná koncová vlákna vyčnívají pod určitým úhlem, takže přilnavost funguje jenom při pohybu jedním směrem. Při pohybu opačným směrem se přilnavost ruší. Velkou výhodou této technologie také je, že úchopové plochy nenechávají na předmětech žádné stopy.
Další příklady „pozemského“ využití kosmických technologií najdete na stránce www.nasa.gov.
Autor: Petr Bílek
