借助超音速空气流机器人可爬天花板

在墙上行走的机器人，早已成为科技前沿的热门话题。它们通过模拟自然界的粘结机制，如壁虎脚的干性粘合，实现在墙面上的移动。我们所看到的这款小机器人，却采用了与众不同的设计思路。

这款机器人运用了一个流体动力学的奥秘，即伯努利原理的超音速版本，让自己能够潇洒地附着在几乎任何表面，而且它甚至不需要直接接触表面。这一原理指出，流体的速度慢，压强就大；速度快，压强则小。就像我们小时候做的实验，双手将两张小纸条放在嘴边，吹气时纸条会相互靠近。

基于这一原理设计的机器人手爪并不罕见。它们通过高压空气流沿爪的边缘喷出，形成一个“真空腔”，从而能够“抓取”距离很近的物体，而无需直接接触。这样的机器人手爪通常用于拿起易碎物品，或者需要避免接触以防感染的物品。

由于吸力不足，传统的机器人手爪一般无法支撑整个机器人的重量。新西兰坎特伯雷大学的研究小组取得了重大突破，他们研发了一种超音速伯努利机器人手爪，其吸力是传统装置的5倍，足以支撑小机器人自身的重量。

这款机器人的设计如图所示，其轮子会触及墙面，而圆爪则与墙面稍微分开。机器人通过喷射空气流，强迫空气通过一个微小的间隙加速到超音速，从而产生巨大的吸力。

这种新型机器人爪被称为非接触式附着垫（NCAP）。空气流出的小缝隙仅有25微米宽，几何形状经过精心设计。当气流被迫从此缝隙喷出时，速度可达到音速的3倍。NCAP之所以能够做到这一点，既不依赖增加气流，也不需要提高压力，完全是通过几何特征使气流压缩、速度提升，从而获得足够的附着力。这使得机器人不仅能够轻松攀爬玻璃等光滑墙面，还可以倒悬在天花板上行进。

这种机器人的潜力巨大，可能在未来工业检测领域得到广泛应用。研究人员表示，他们正在努力让超音速非接触式附着垫在几个月内以几百美元的价格面世，这将为工业生产带来革命性的变革。