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微小型机器人能在水面旋转跳跃

美国与韩国的科学家日前携手开发出一种微型机器人，可以像昆虫一样在水面跳跃，给人感觉就像是“水上漂”。这些年来，随着科技的飞速发展，振奋人心的机器人领域已经取得了很大的突破。机器人继续变得越来越先进，功能越来越多样化，比以前更强大、行动更灵活、速度更快、智能化程度更高，这样的进步不胜枚举。仅在2015年全年，科学家们便展示了各种各样令人印象深刻的机器人——从猎豹式机器人到勇猛的武士式机器人，再到针对作战而研制的超大机器人。近日，一个研究小组又开发出了像昆虫一样的机器人，这种机器人可以在水面上跳跃，在人工控制的系统中成功模仿人的自然运动。这也是机器人领域第一个这样的创举。这项发明得益于首尔国立大学、哈佛大学维斯生物工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）和哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院研究人员的集体努力。该研究小组对水黾和其他几种昆虫进行了分析，它们能以绝对的速度和灵敏度毫不费力地在水面上行走、跳跃。为了完成这项“绝技”，水黾和其他几种昆虫能以相对较小的减速度，结合较小的力量交替旋转双腿的曲线边缘，最终使得腿对水面产生的压力可以不超过水的张力。这种诱人的能力一直困扰着科学家，他们决心找出全面的分析数据，用以了解水黾这种类似“水上漂”运动能力背后的原因。 KyuJinCho是首尔国立大学机械与航空航天工程学副教授，还是首尔国立大学生物机器人实验室主任，他是领导实施此项研究的科学家之一。他表示：“昆虫需要以合适的速度和充足的时间接触水的表面，达到一定深度才能实现跳跃。”他补充道：“水黾能够完美地实现所有这些事情。” Ho-Young Kim是哈佛大学维斯生物工程研究所的访问学者，他与该项研究的另一位带头人Eunjin Yang合作，收集了许多水黾并对它们的行为进行全程视频拍摄，用以研究水黾在水面行走跳跃的动力原理。Eunjin Yang是首尔国立大学微流体力学实验室（Micro Fluid Mechanics lab）的研究员。与此同时，来自首尔国立大学、哈佛大学维斯生物工程研究所以及哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院的科学家们也在分析水黾。这个研究小组之所以关注水黾，是因为他们认为这种昆虫可以作为他们计划开发的机器人昆虫的完美迭代原型。研究小组随后发现，在水面上跳跃的最好方法是在整个跳跃运动过程中，尽可能长时间地维持腿与水面的接触。这个团队所创建的机器人昆虫可以向水面施加相当于自身体重16倍的压力，同时水面张力平衡既不会被打破，也不会涉及任何其它复杂的运动机制。其中一位研究人员说：“由此开发出来的机器人昆虫可以取得相同的动量和高度——只有在坚固的地面上快速跳跃，昆虫才可以产生这种动量和高度。但是，现在在水上快速跳跃也可以产生，即在较长时间内扩散跳跃产生的推力，在较长时间内维持昆虫的腿与水面的接触。”

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