哈佛打造可在水面上行走的昆虫机器人

作者&投稿:弥万 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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这机器人长得很像蟑螂,不需要用蟑螂药杀他,但其实是水路两用的昆虫机器人,而且文内都没有小强画面,请安心阅读~

文/YessirChen

小强潜进水夫,开拓新视界

俗话说的好:「过街蟑螂人人喊打」(误)你也和大多数人一样痛恨蟑螂吗?如果你的回答是肯定的,那么是否要继续看下去可要好好考虑了(?)

现实生活中,蟑螂以其旺盛的生命力闻名,除了断头也能活的都市传说,它们更可以在水下存活长达30分钟之久(所以别再把蟑螂丢到马桶里了)。

不过,区区30分钟可赢不了哈佛的蟑螂机器人「HAMR」(Harvard’sAmbulatoryMicrorobot)!这个蟑螂机器人不只可以在陆上行走、水面漫步,甚至可以优游于水中,替人类开拓新视野!

HAMR配有多功能足垫,能利用表面张力和其所引起的浮力来行走于水面;而需要潜入水中时,则可以透过电湿润(electrowetting)的动作去达成。所谓的电湿润,简单来说就是透过施加电压,让机器人和水面接触的角度减少,这样一来,破坏水面就会变得较为容易,HAMR便能借此下沉。

此外,团队还参考了甲虫潜水时的动作,为机器人编写了特别订制的移动(游泳)方式。这些设计让HAMR得以在水上漫步、闪避水面下的障碍物并减少阻力。

小小体型,大大优势

HAMR重1.65公克(约为一枚大回纹针重),可额外携带1.44公克的载荷而不下沉,并且能用高达10赫兹的频率划动其腿桨。为了避免它在水下短路,研发团队还在它的表面漆上了聚对二甲苯(Parylene)涂层。

这样子轻巧的体型为它带来许多优势,参与实验的研究生NeelDoshi就说:「HAMR的体型是性能的关键」。为什么这么说呢?假如这个机器人再大一些,水面的张力就会很难撑起它;若是它再缩小一点,就会很难产生足够的力量破坏水面、潜进水中。

另一方面,它也让研究团队更了解小尺寸机器人所拥有的可能性和面临的挑战。缩小的体型可以增加机器人的机动力,让它得以「轻功水上飘」,但同时,这种昆虫大小的机器人也更容易被各种外力影响。

上岸不易,再接再厉

对于HAMR来说,下水可不是什么难事,它无论是在地上还是水中都能同样优雅,但,若是要从水中回到地面上可就是一大挑战了!这是由于水的表面张力会对机器人施予一向下的力,且产生的扭矩会导致机器人后腿摩擦力的急剧增加。

为了解决这样的难题,研究人员试着加强了机器人的传动系统,在机器人的前腿上安装软垫、增加有效载荷,并重新分配摩擦力。这些措施让机器人能在沿着适当坡度爬行的情况下,成功脱离水面。

未来,研究人员希望能进一步改善HAMR的运动,并找到一种无需坡道便能返回陆地的方法。他们打算怎么做呢?可能的努力方向是采用「壁虎式黏着剂」(模仿壁虎黏着机制而开发出来的黏着剂)或是采取冲动跳跃机制。小强机器人之后会变得多灵活,就让我们拭目以待吧!

快来一起观赏HAMR游泳:本文编译自《ScienceDaily》〈Next-generationroboticcockroachcanexploreurwaterenvironments〉


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