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微小型機器人能在水面旋轉跳躍

美國與韓國的科學家日前攜手開發出一種微型機器人，可以像昆蟲一樣在水面跳躍，給人感覺就像是“水上漂”。這些年來，隨著科技的飛速發展，振奮人心的機器人領域已經取得了很大的突破。機器人繼續變得越來越先進，功能越來越多樣化，比以前更強大、行動更靈活、速度更快、智能化程度更高，這樣的進步不勝枚舉。僅在2015年全年，科學家們便展示了各種各樣令人印象深刻的機器人——從獵豹式機器人到勇猛的武士式機器人，再到針對作戰而研制的超大機器人。近日，一個研究小組又開發出了像昆蟲一樣的機器人，這種機器人可以在水面上跳躍，在人工控制的系統中成功模仿人的自然運動。這也是機器人領域第一個這樣的創舉。這項發明得益于首爾國立大學、哈佛大學維斯生物工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）和哈佛大學約翰-保爾森工程與應用科學學院研究人員的集體努力。該研究小組對水黽和其他幾種昆蟲進行了分析，它們能以絕對的速度和靈敏度毫不費力地在水面上行走、跳躍。為了完成這項“絕技”，水黽和其他幾種昆蟲能以相對較小的減速度，結合較小的力量交替旋轉雙腿的曲線邊緣，最終使得腿對水面產生的壓力可以不超過水的張力。這種誘人的能力一直困擾著科學家，他們決心找出全面的分析數據，用以了解水黽這種類似“水上漂”運動能力背后的原因。 KyuJinCho是首爾國立大學機械與航空航天工程學副教授，還是首爾國立大學生物機器人實驗室主任，他是領導實施此項研究的科學家之一。他表示：“昆蟲需要以合適的速度和充足的時間接觸水的表面，達到一定深度才能實現跳躍。”他補充道：“水黽能夠完美地實現所有這些事情。” Ho-Young Kim是哈佛大學維斯生物工程研究所的訪問學者，他與該項研究的另一位帶頭人Eunjin Yang合作，收集了許多水黽并對它們的行為進行全程視頻拍攝，用以研究水黽在水面行走跳躍的動力原理。Eunjin Yang是首爾國立大學微流體力學實驗室（Micro Fluid Mechanics lab）的研究員。與此同時，來自首爾國立大學、哈佛大學維斯生物工程研究所以及哈佛大學約翰-保爾森工程與應用科學學院的科學家們也在分析水黽。這個研究小組之所以關注水黽，是因為他們認為這種昆蟲可以作為他們計劃開發的機器人昆蟲的完美迭代原型。研究小組隨后發現，在水面上跳躍的最好方法是在整個跳躍運動過程中，盡可能長時間地維持腿與水面的接觸。這個團隊所創建的機器人昆蟲可以向水面施加相當于自身體重16倍的壓力，同時水面張力平衡既不會被打破，也不會涉及任何其它復雜的運動機制。其中一位研究人員說：“由此開發出來的機器人昆蟲可以取得相同的動量和高度——只有在堅固的地面上快速跳躍，昆蟲才可以產生這種動量和高度。但是，現在在水上快速跳躍也可以產生，即在較長時間內擴散跳躍產生的推力，在較長時間內維持昆蟲的腿與水面的接觸。”

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