Z-Man: دستگاهی برای صعود از دیوارها به سبک مرد عنکبوتی

الهام از طبیعت: گکو و عنکبوت

دستگاه Z-Man از پدهای مکنده‌ای تشکیل شده که به کمربند و رکاب‌های پا متصل می‌شوند. طراحی این پدها از پاهای مارمولک گکو الهام گرفته شده است. گکو جانوری است که با میلیون‌ها موی ریز روی پاهایش می‌تواند از هر سطحی بالا برود. این پدها با فشار پا به دیوار می‌چسبند و با کمک نیروی واندروالسی، بدن را نگه می‌دارند. با این حال، زاویه‌ی نامناسب یا فشار نامنظم می‌تواند منجر به آزاد شدن مکش و سقوط فرد شود.

ایده‌ی اولیه‌ی Z-Man حدود ۱۰ سال پیش در دارپا (DARPA) مطرح شد. در آن زمان، اعضای دارپا در بحبوحه‌ی جنگ عراق به دنبال راهکاری برای رساندن سربازان به پشت‌بام‌ها بدون استفاده از نردبان یا هلیکوپتر بودند. پژوهشی در دانشگاه استنفورد نشان داد که تقلید از پوست مارمولک می‌تواند راهگشا باشد.

چالش‌ها و راهکارهای مهندسی

اجرای این ایده با چالش‌های متعددی روبرو بود. انسان برخلاف مارمولک نمی‌تواند دست و پا را همزمان روی دیوار فشار دهد. همچنین، دیوارها همیشه یک‌شکل نیستند و می‌توانند از جنس‌های مختلفی مانند شیشه، آجر یا فلز باشند.

توسعه پدهای تخصصی

• دیوارهای آجری: دانشمندان در آزمایشگاه دراپر در کمبریج، ابتدا از پاهای عنکبوت الهام گرفتند و پدهایی با قلاب‌های ریز ساختند که برای دیوارهای آجری مناسب بودند.
• سطوح فلزی: سپس به سراغ فلز رفتند و پدهای مغناطیسی طراحی کردند که با بالا یا پایین کردن یک دسته، به سطح فلزی می‌چسبیدند و جدا می‌شدند. این پدها به شرکت نظامی Atlas Devices واگذار شده‌اند و گفته می‌شود نیروهای ویژه از آن‌ها استفاده می‌کنند.

غلبه بر چالش سطوح صاف

بزرگترین چالش، صعود از دیوارهای صاف و غیرمغناطیسی بود. سال‌ها بعد، تیم دراپر مجدداً به ترکیب مکش و پوست گکو روی آورد. نتیجه، ساخت پدهایی بود که درون آن‌ها پوست مصنوعی نانو قرار داشت. با فشردن رکاب زیر پا، هوای اضافی خارج شده و مکش قوی‌تری ایجاد می‌شد. با برداشتن پا، مکش آزاد شده و می‌توان پد را به نقطه‌ی دیگری منتقل کرد.

هزینه و آینده Z-Man

هر جفت پد Z-Man بین سه تا پنج هزار دلار هزینه دارد. در حال حاضر، برای هر نوع سطح باید از پد جداگانه استفاده شود، اما امیدواری وجود دارد که در آینده تمامی این فناوری‌ها در یک ابزار واحد ترکیب شوند.

استفاده‌ی عملی از Z-Man در میدان نبرد هنوز مشخص نیست و دارپا نیز در این باره اظهار نظری نکرده است.