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能飛會跑的機(jī)器人都有了 水里游的你見過嗎？

機(jī)器人


能飛會跑的機(jī)器人都有了 水里游的你見過嗎？



在機(jī)器人和昆蟲的結(jié)合上 ， 科學(xué)家和工程師們從來都沒讓我們失望過 。
2015年 ， 德國費(fèi)斯托公司(Festo)展示出一只仿生機(jī)械蝴蝶 ， 除了外觀神似真正的蝴蝶 ， 它真正神奇的地方在于能扇動翅膀翩翩起舞 ， 憑借機(jī)身中搭載的微型電池和電機(jī) ， 能完成蝴蝶輕盈的飛行動作 。
但蝴蝶并不是科學(xué)家們唯一感興趣的仿生主題 ， 自然界有很多昆蟲存在神奇的特質(zhì) ， 螞蟻、蜘蛛、蜜蜂甚至蟑螂 ， 都被科學(xué)家視作機(jī)器人的研究方向 。 哈佛大學(xué)甚至有一個專門的項(xiàng)目HAMR(Harvard Ambulatory MicroRobot)做出過一只蟑螂仿生機(jī)器人 ， 能夠探索地面并且運(yùn)動 。
不過最近 ， 這只蟑螂機(jī)器人擁有了一項(xiàng)新的技能 ， 它從地面運(yùn)動變成了水陸兩棲 ， 學(xué)會了“水上漂”的技能 ， 這種新的技能不但可以控制自身在水面上移動如履平地 ， 還可以選擇主動下沉 ， 在水下進(jìn)行移動 。
如你所見 ， 這只昆蟲機(jī)器人還處在實(shí)驗(yàn)室階段 ， 所以還沒有一個完美的外形 。 它的重量僅有 1.65g ， 設(shè)計(jì)與 2013 年的 HAMR 原型非常類似 ， 但在四肢上增加了一個腳墊 ， 由此提供了足夠浮力 。 這臺機(jī)器人甚至可以再負(fù)重 1.44g 有效重量在水上浮動 ， 以最高 10 赫茲的頻率 ， 在水面上進(jìn)行快速擺動 ， 還能追上預(yù)先放在水上的紙船 。
【能飛會跑的機(jī)器人都有了 水里游的你見過嗎？】按照官方介紹 ， 機(jī)器人要想在水上行動 ， 首先是保持自身足夠輕盈 。 實(shí)際上 ， 從ARMR的原型昆蟲蟑螂來看 ， 這種昆蟲本身就具有在水中移動的能力 ， 因此這一研究的最新進(jìn)展似乎朝著仿生機(jī)器人蟑螂又更進(jìn)一步 ， 盡管讓人熟悉又厭惡 ， 但這種昆蟲倒真的是ARMR不斷進(jìn)化的“老師”呢~
但ARMR機(jī)器人這一次不光是要學(xué)習(xí)蟑螂的技巧 ， 更希望能有所擴(kuò)展 ， 從視頻中我們能夠看到 ， 它不但可以在水面移動 ， 還可以主動下沉進(jìn)入水中移動 ， 憑借四肢發(fā)出的電壓 ， 水面的浮力狀態(tài)被打破 ， 由此完成在水中行走的狀態(tài) ， 又因?yàn)樗闹砑臃浪繉拥木壒?， ARMR仿生機(jī)器人并不會因?yàn)槌寥胨卸斐啥搪?。
哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程學(xué)院研究員 ， ARMR機(jī)器人論文第一作者Kevin Chen表示 ， 這一項(xiàng)目是為了證明 ， 微型機(jī)器人同樣能夠利用自然界微小物體的運(yùn)動規(guī)律 ， 并以此來嘗試挑戰(zhàn)大型機(jī)器人的特性能力 。
另一位作者Neel Doshi認(rèn)為 ， 目前ARMR能夠成功在水上運(yùn)動的關(guān)鍵在于其大小 ， “如果它太大 ， 那么提供足夠的浮力會是一項(xiàng)挑戰(zhàn) ， 但如果它更小 ， 就無法產(chǎn)生足夠下沉進(jìn)入水中的力 。 ”
自然界中 ， 我們熟悉另一種水上運(yùn)動昆蟲水黽(就是小時候通常說的水蜘蛛) ， 同樣是在自身輕盈的基礎(chǔ)上 ， 通過極快的移動速度以及借助水的表面張力 ， 來達(dá)到水上行動而不會沉下去的效果 ， 正因?yàn)檫@種非常特別的技巧 ， 它們可以在水上生活和捕食 ， 而模仿這種技巧做“水上漂”機(jī)器人的 ， ARMR并不是第一個 。
2015年 ， 漢城國立大學(xué)的仿生水黽機(jī)器人 ， 就在試圖模仿水黽來制造能夠浮在水面的運(yùn)動機(jī)器人 ， 不過團(tuán)隊(duì)的方向很特別 ， 不是要在水上移動 ， 而是要讓機(jī)器人從水面起跳 。 因?yàn)樗w這種昆蟲 ， 在水面能夠瞬間跳起 ， 施加自身數(shù)倍體重的力量卻不會沉入水中 ， 這令科學(xué)家非常好奇 。 在研究之后他們發(fā)現(xiàn) ， 其中的秘訣在于水黽腿部運(yùn)動的速度 ， 當(dāng)速度夠快時 ， 水的表面需要足夠的時間產(chǎn)生變化 ， 所以通過合適的速度加上適當(dāng)?shù)纳疃?， 水黽在水面能夠迅速起跳 。

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