类似昆虫的机器人可以在水上跳跃

自圣经时代以来，人们就对在水上行走的想法着迷。现在研究人员已经制造出一种可以在水上跳跃的机器人。

在今日《科学》杂志上发表的一项研究中，首尔国立大学和哈佛大学的研究人员建造了一个昆虫大小的机器人，可以模仿水黾（也称为“耶稣虫”）在水面上跳跃的方式。

研究小组从当地一个池塘收集了水黾，并使用高速摄像机记录了昆虫在实验室桶中跳跃的情景。他们注意到，昆虫并不是简单地将腿向下推，而是逐渐加速，以免破坏水面张力。水黾在每次跳跃前还会将腿向内扫，以最大限度地延长它们接触水面的时间，从而增加它们推动的力度。

利用这些原理，研究人员开发出了一种超轻机器人，其机身长度为 2 厘米，灵感来自折纸。其 5 厘米长的金属线腿在尖端呈弯曲状，就像真正的水黾一样，并涂有防水材料。一种受跳蚤启发的名为扭矩反转弹射器的跳跃系统可将机器人从水面弹射到离地面 14.2 厘米的高度，这与水黾类似。目前，水黾机器人只能跳跃一次，无法直立落地。但它仍然令人印象深刻。

“观察自然是改进机器人系统的一个很好的起点，因为它们已经通过数百万年的进化优化了它们的行为，”这项研究的共同主要作者 Je-sung Koh 说。

尽管 Koh 及其团队的动力来自于成功制造出能够在水上跳跃的机器人这一挑战，但他表示，他们希望在此设计的基础上开发出一种不仅能在水上跳跃，还能游泳并执行其他复杂任务的机器人。他说，未来的机器人可能会成群结队地用于河流或海洋的环境监测、灾区搜救，甚至军事监视。然而，其他技术也必须小型化和轻量化，以便机器人的重量仍能由水的张力支撑。

第一个能够在水上跳跃的机器人是由中国哈尔滨工业大学的工程师于 2012 年制造的。然而，与新的微型跨步机器人不同，旧款机器人长 6 英寸，重约 1,000 倍。旧款跳跃机器人的设计也不同。它使用由防水镍泡沫制成的六个桨状脚，使其能够在水面上保持平衡和漂浮，以及跳跃 14 厘米高和 14 英寸向前。

尽管当时许多文章将其与水黾进行比较，但其跳跃机制更接近于蛇蜥，它们不利用表面张力，而是利用水压来阻止其用脚蹬水时的运动。

Koh 的游水机器人是有史以来第一个像真正的水黾一样利用表面张力控制跳跃的机器人。该机器人设计简单，制造成本也相对较低。

Koh说道：“这对我来说是一次奇妙的研究经历。我们可以制造出世界上任何我们能想象到的东西。”