【哈佛大學(xué)研發(fā)新一代既可陸地行走也能水下漫步的蟑螂機(jī)器人HAMR 】在自然界中，蟑螂可以在水下存活長(zhǎng)達(dá)30分鐘?，F(xiàn)在，蟑螂機(jī)器人可以做得更好。哈佛的AmbulatoryMicrorobot，被稱為HAMR，可以在陸地上行走，在水面上游泳，并在必要時(shí)還可以在水下行走，為這個(gè)小機(jī)器人的探索開辟了新環(huán)境。

下一代HAMR使用多功能腳墊，當(dāng)HAMR需要游泳時(shí)，它依賴于表面張力及其引起的浮力，但是當(dāng)HAMR需要下沉?xí)r也可以施加電壓來(lái)劃開水面。該過(guò)程稱為電潤(rùn)濕，其是在施加的電壓下材料與水表面之間的接觸角的減小。接觸角的這種變化使物體更容易劃開水面。

在水面上移動(dòng)允許微型機(jī)器人逃避淹沒(méi)的障礙物并減少阻力。使用四對(duì)不對(duì)稱襟翼和定制設(shè)計(jì)的游泳步態(tài)，HAMR機(jī)載槳在水面上游泳。利用機(jī)器人的被動(dòng)襟翼和周圍水之間的不穩(wěn)定相互作用，機(jī)器人產(chǎn)生類似于潛水甲蟲的游泳步態(tài)。這允許機(jī)器人有效地向前游泳和轉(zhuǎn)彎。

“這項(xiàng)研究表明，微機(jī)器人可以利用小型物理——在這種情況下是表面張力——來(lái)執(zhí)行對(duì)大型機(jī)器人具有挑戰(zhàn)性的功能和能力?！惫鸫髮W(xué)約翰·保爾森工程學(xué)和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)博士后研究員KevinChen說(shuō)。他也是論文的第一作者。

最新研究發(fā)表在NatureCommunications雜志上。

“HAMR的大小是其表現(xiàn)的關(guān)鍵?！盨EAS的研究生，該論文的共同作者NeelDoshi說(shuō)，“如果它更大，那么支持具有表面張力的機(jī)器人將是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，如果它更小，機(jī)器人可能無(wú)法產(chǎn)生足夠的力來(lái)劃開水面?！?/p>

HAMR重1.65克(大約和一個(gè)大號(hào)回形針一樣重)，可以攜帶1.44克的額外有效載荷而不會(huì)下沉，并且可以以高達(dá)10赫茲的頻率劃動(dòng)它的腿。還給它涂了一層派瑞林(Parylene)，以防止在水下短路。

一旦低于水面，HAMR使用相同的步態(tài)，就像在陸地上行走一樣，并且同樣具有移動(dòng)性。為了回歸陸地地區(qū)，HAMR面臨著巨大的挑戰(zhàn)。水平面張力是機(jī)器人重量的兩倍，會(huì)向下推動(dòng)機(jī)器人，此外，感應(yīng)扭矩會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人后腿摩擦力的急劇增加。研究人員加強(qiáng)了機(jī)器人的傳動(dòng)裝置，并在機(jī)器人的前腿上安裝了軟墊，以增加有效載荷，并在攀爬過(guò)程中重新分配摩擦力。最后，沿著適度的斜坡行走，機(jī)器人能夠劃開水面。

“這個(gè)機(jī)器人很好地展示了小型機(jī)器人的一些挑戰(zhàn)和機(jī)遇?！辟Y深作者RobertWood說(shuō)，他是SEAS工程和應(yīng)用科學(xué)教授和哈佛Wyss生物啟發(fā)工程研究所的核心教員。“小尺寸帶來(lái)了增加機(jī)動(dòng)性的機(jī)會(huì)，例如在水面上行走，但也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。”

接下來(lái)，研究人員希望進(jìn)一步改善HAMR的運(yùn)動(dòng)，并找到一種無(wú)需坡道返回陸地的方法，可能采用壁虎式粘合劑或沖動(dòng)跳躍機(jī)制。

該研究論文由BenjaminGoldberg和HongqiangWang共同撰寫。它得到了哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，Wyss生物啟發(fā)工程研究所和海軍研究辦公室國(guó)防大學(xué)研究?jī)x器計(jì)劃的支持。