蜘蛛從天而降，穿過紅外線密布的場景，盜取寶石，這種科幻電影中才有的場景，在近日成為了可能。

如果跟你講，使用一些小道具，就算是小學生也能讓死去的蜘蛛復活，實現(xiàn)類似于科幻片中的場景，你心動了嗎？

近日，來自美國萊斯大學的一群瘋狂研究員通過針筒和膠水，成功地將一只死去的蜘蛛改造成為機械抓手，也就大家常說的蜘蛛機械手。

重獲“新生”的蜘蛛機器人保留了其“舉重冠軍”的能力，能舉起其體重130%的物體，并且能承受近1000次的循環(huán)開合。

在實驗室里，蜘蛛機械手被用來營救被困的同伴。（doge）

變身電工師傅。

甚至是，扮演流水線中抓取物品的無情機械手。

看了這么多，想必大佬們也手癢癢想自己做一只蜘蛛機械手了~

如何制作一只蜘蛛機械手？

要制作一只蜘蛛機械手是一件非常簡單的事，我們僅需準備三樣物品：蜘蛛*1，氰基丙烯酸酯膠水（502膠水即可）*1，針筒*1。

涉及到的步驟僅有兩步：1、將蜘蛛安樂死；2、將針筒通過膠水安裝到蜘蛛身上并形成氣密性封閉。

核心原理是將蜘蛛的動力系統(tǒng)由原來的液壓驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)橛舍樛蔡峁┑臍鈮候?qū)動。

簡單說，這個核心原理有點像我們平時吹氣球。我們將針頭插到蜘蛛身上，推動活塞將針筒里面的氣體輸送到蜘蛛體內(nèi)的時候就相當于我們向氣球里面吹氣，針筒往回收則相當于我們將氣球里面的氣吸回來。膠水則是起到固定針筒以及防止漏氣的作用。

了解完原理，讓我們正式進入蜘蛛機械手制作的第一步。將蜘蛛安樂死，獲得一具完好的蜘蛛尸體。

實驗室人員通過將蜘蛛暴露在-4℃的低溫環(huán)境中5~7天實現(xiàn)了蜘蛛的安樂死，獲得了像圖中這樣蜷縮成一團的蜘蛛。這種處理方式所獲得的蜘蛛尸體在電子顯微鏡的掃描下被證實為當前最佳的方案。

第二步：用膠水將針筒固定到蜘蛛體表上并實現(xiàn)氣密性封閉。

在這里，我們將針頭插入到靠近前肢的位置，這個位置是蜘蛛生前運動時液壓產(chǎn)生的位置同時也是外骨骼較為堅硬的地方，用來安裝蜘蛛的新動力源“針筒”再合適不過。

接下來便是將膠水滴到針頭上，讓其在重力的作用下自然流淌到蜘蛛體表并形成一個半月灘，在這之后靜置10分鐘，等膠水固定之后，你就可以獲得一只屬于自己的蜘蛛機械手了。

在這一步，覺得自己手殘，擔心手抖的小伙伴們可以先拿普通的A4紙進行練習，因為A4紙的表面就跟蜘蛛的表面一樣糙。

通過上面驚心動魄的10分鐘，你也是一名生物改造家了，一只在常態(tài)下爪子閉合，有氣壓時爪子張開的蜘蛛機械手就做好啦

在你把蜘蛛機械手玩壞變成上面這樣之前，讓我們先了解下我們制作的蜘蛛機械手的屬性，防止一不小心把它折騰壞了。

假如你跟實驗室小組用了同款蜘蛛制作機械手，那么你手頭的機械手大概率跟實驗組測得的數(shù)據(jù)相近，小伙伴可以參考這些數(shù)據(jù)了解到自己制作的機械手大致的使用場景。

首先為防止用力過猛，把蜘蛛機械手搞壞。小伙伴們可以了解下，實驗所用的狼蛛在活著的時候，腿部的典型壓力為4.0kPa至6.1kPa，所以推下針筒的時候不宜大力出奇跡，不然就會像吹爆氣球一樣，把蜘蛛給吹爆了~

夾持力方面，正如開頭所說的那樣，用于實驗的蜘蛛為蜘蛛界的大力士“狼蛛”，其夾持力范圍在0.02毫牛~0.35毫牛之間，小伙伴可以理解為它可以抓起來一顆頭孢~

其次，實驗的蜘蛛本體質(zhì)量為33.5毫克，但可以抓起質(zhì)量1.34倍于自身的另一只蜘蛛同伴，舉重能力杠杠的。

遇到體積遠大于自身2.6倍的泡沫塊，蜘蛛抓手亦能輕松拾取，其中位于蜘蛛腿上的纖毛提供了巨大的幫助。

如果你用于制作蜘蛛機器手的蜘蛛品類跟研究人員所用的品類不同，你可以通過研究人員的另一項小研究了解到蜘蛛質(zhì)量與其力量的關(guān)系，方便了解到不同蜘蛛品類的力量屬性。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，實驗人員預(yù)測“較小的蜘蛛能夠承擔超過其體重的重量”。

在實驗的參考對象中，質(zhì)量為25mg的跳蛛將能夠施加超過其自身重量200%的抓握力，嗯，抓起來幾個小硬幣。相比之下，Theraphosidae家族的歌利亞食鳥狼蛛，其質(zhì)量為200克，只能抓住一個自身重量約10%的物體，大約是4個雞蛋的重量。

就像工廠里的機械設(shè)備需要定期保養(yǎng)以延長使用壽命一樣。蜘蛛機械手同樣需要進行進行保養(yǎng)，以此提高使用壽命。

科研人員在使用壽命測試中發(fā)現(xiàn)，蜘蛛機械手在1000次循環(huán)開合后，由于蜘蛛死亡后身體脫水，隨著身體水分的減少，蜘蛛腿的髕股關(guān)節(jié)處失去潤滑，開始出現(xiàn)機械性骨折。

目前，較為研究人員通過在蜘蛛身上涂蜂蠟的方式可以減弱蜘蛛身體水分的流失。具有涂層的蜘蛛其水分流失量在10天內(nèi)要比沒有涂層的蜘蛛少17%。看來經(jīng)常潤滑關(guān)節(jié)，減少水分流失，研發(fā)新涂層來延長蜘蛛機器手的使用壽命也是很有必要的。

讓蜘蛛機械手自己動起來

到這里，我們已經(jīng)基本學會了包括一只蜘蛛機械手的制作。關(guān)于蜘蛛機械手能夠為我們提供怎樣的幫助，研究人員提出了在蜘蛛機械手上安裝智能系統(tǒng)，實現(xiàn)蜘蛛機械手能夠自動夾取物體的功能，最終讓其參與到戶外的生物研究當中。

順著研究人員的思路，我們不妨嘗試將這些蜘蛛機械手鼓搗一下，看一看怎樣改裝蜘蛛機械手能滿足研究人員的想法。

首先，為了讓蜘蛛具備自動夾取的功能，我們需要準備下面這些玩意：

傳感器：用于輔助定位

改裝過的針筒：實際上就是微型氣缸，通過繼電器的信號實現(xiàn)針筒自行活塞運動

一塊單片機：給蜘蛛安一個大腦，告訴蜘蛛機械手該往哪里走

移動支架：讓蜘蛛在X/Y/Z軸的三維立體空間內(nèi)有移動能力

然后，小編也簡單的找了一些素材，進行拼湊。最后，小編做出來的蜘蛛機械手是下面圖片這樣的。

嗯，用來做娃娃機其實也挺好的，小伙伴們可以用這個玩意來一場自制蜘蛛機械手大PK，看看誰的機械手在規(guī)定時間內(nèi)抓到的娃娃多。

當然，嚴謹一點的改裝，可以讓蜘蛛機械手變身工廠流水線里面的機械手，小伙伴們可以將動圖里面的機械手腦補成蜘蛛。

畢竟，我們現(xiàn)在所使用的機械手的大部分靈感同樣來自于蜘蛛，這一次算是機械手的老祖宗親自上陣了。

借鑒了工廠流水線機械手的思路，我們成功讓蜘蛛機械手擁有了自動抓取物體的功能。當我想實現(xiàn)研究人員的下一個想法，實現(xiàn)改裝蜘蛛機械手讓其能夠偽裝到野外協(xié)助研究的時候，我發(fā)現(xiàn)，上面這一套設(shè)備好像過于笨重了。

而如果想為蜘蛛機械手設(shè)計一套集成到其體內(nèi)的精密智能系統(tǒng)，當下的制造業(yè)似乎無法滿足需求。我們現(xiàn)階段的制造業(yè)普遍在造大家伙特別在行，在需要制造微型的東西的時候，卻有著很多需要突破的方面，其中組裝就是一大攔路虎。

就好像，我們讓機械臂去舉起一粒鹽，那是不可能的。但小編忽然想到蜘蛛去舉起一粒鹽，它好像又可行了？想到這里的時候，小編意識到，既然上面的改裝能讓蜘蛛機械手參與到流水線生產(chǎn)當中，那么為何不用蜘蛛機械手為改裝蜘蛛機器人提供服務(wù)？

蜘蛛機械手的出現(xiàn)似乎給多年徘徊在微觀加工也門口的制造業(yè)打開了另一扇大門。

原因是蜘蛛自身的體積夠小，小到它給現(xiàn)在制造業(yè)的微觀加工提供了一個新的方向。借助對蜘蛛機械手的研究，生產(chǎn)微型氣動機械手，從而實現(xiàn)小型零部件的組裝。

【 圖片來源： 嗶哩嗶哩 ?所有者：胡取自定義 】

根據(jù)記錄，世界上目前已知最小的蜘蛛為施展蜘蛛，其體長約0.43毫米，比印刷體的句號還要小。如果成功將其改裝為蜘蛛機械手，那么我們就有可能實現(xiàn)小到0.01毫米的設(shè)備的構(gòu)建。

這似乎聽起來很玄幻，比如去哪里找到那么小的氣缸？這個不用擔心，人類目前已經(jīng)能加工出微米級別的事物，只是面對這些小物件我們?nèi)狈δ軌蜃杂梢苿咏M裝他們的設(shè)備。蜘蛛機械手的出現(xiàn)則是提供了操作極小事物的可能。

也許真的有一天，這套蜘蛛智能系統(tǒng)被人研發(fā)出來了，然后有人diy成智能蜘蛛機器，就像這個動圖里面的螞蟻一樣，去撿個鉆石過來，貌似也不錯。

蜘蛛機械手還能這樣玩

當然，上面關(guān)于蜘蛛機器人的搭建對于我們來說比較遙遠。我們還可以用普通的蜘蛛機械手做一些有趣的事情。

比如像上面的玩具手一樣，我們可以通過蜘蛛機械手實現(xiàn)疫情時代下的“無接觸出門”，雖然大概率會成為路人眼中的奇葩，鄰居小孩眼里的怪叔叔。

目前人類發(fā)現(xiàn)的蜘蛛種類超過4萬種，這里面不乏有一些身懷絕技的蜘蛛。比如能夠水上漂的捕魚蛛、能夠在海底深處自由行走的海蜘蛛。這些蜘蛛經(jīng)過簡單的改造統(tǒng)統(tǒng)能幫我們做一些有意思的事情。

海底探測蛛

我們都知道海洋占據(jù)了地球70%的面積，而人類對海洋的探索卻不足5%。普通潛水艇下潛到1500米的深度可能就開始扁了，但海蜘蛛這種奇特的生物卻能在3600米的海底自由活動。

以往我們通過密度超強的金屬硬扛壓強，造價過高。在看BBC紀錄片的時候，我們經(jīng)常看到科研人員將攝像頭偽裝成各種動物，借此能夠完美偽裝到被觀測的群體當中。

如今我們可以嘗試將目光投向海蜘蛛，經(jīng)過一番改造，在蜘蛛的尾部安裝一個小型推進器之類的物件，賦予其死亡后仍可行動的能力，在其頭部安裝探測儀，借助海蜘蛛的視角觀測海底世界、甚至是采集海底物資。

蜘蛛釣魚竿

捕魚蛛是天生的捕魚能手，其依靠腿部的絨毛能在水上站立、甚至不需要魚餌，僅通過腿部震動，捕魚蛛就能吸引到魚兒前來。那么，將捕魚蛛改造一下，就能夠獲得像實驗室人員期待的那樣，讓實驗成果參與到野外的實驗當中。

同樣的道理，我們跟之前改造的手法一樣。這次我們將釣魚竿的魚鉤換成捕魚蛛，然后再在其身體上安裝傳感器，用于探測水里的魚，同時給蜘蛛的爪子進行武裝使其變得尖銳。當魚靠近蜘蛛時，傳感器接收到信號，氣動開關(guān)自動閉合，完成捕魚的過程。emmm，過程是不是有點不夠科研？但目標算是完成了。

誕生源自對蜘蛛死亡的思考

蜘蛛機械手的誕生源于作者Te Faye Ya在搬離實驗室時的一個思考。在搬離實驗室的時候，Te Faye Ya發(fā)現(xiàn)一只死亡的蜘蛛，同時提出了為甚蜘蛛死后身體會蜷縮成一團這一問題。最終演變到將死去的蜘蛛復活成蜘蛛機械手。發(fā)明創(chuàng)造的靈感往往源自于我們生活中被我們忽略的細節(jié)。

蜘蛛機械手的研究，對于機械手的研發(fā)是不可多得的寶貴經(jīng)驗，對于生物學來講，同樣是一次非凡的探險。我們還可以借助3D打印的技術(shù)還原出蜘蛛的身體，推動軟體機器人領(lǐng)域的研究、

即便現(xiàn)在，蜘蛛機械手的科研成果在目前或者在未來幾年里還會局限于實驗室的場景，但從參考蜻蜓制作飛機到從魚身上獲取靈感發(fā)明潛艇，再到以蜘蛛為靈感改進機械手。仿生學在人類科技文明的發(fā)展中擁有著至關(guān)重要的作用。

或許在某一天，蜘蛛機械手和蜘蛛機器人真的會來到我們身邊，而現(xiàn)在，就是我們見證這個奇跡開始的時候。

目前，萊斯特大學的科研團隊將這項研究發(fā)表在《Advanced Science》上，感興趣的小伙伴們同樣可以去做深入了解。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202201174

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