下一代机器人蟑螂可以探索水下环境

在自然界中，蟑螂可以在水下存活长达30分钟。现在，机器人蟑螂可以做得更好。哈佛的Ambulatory Microrobot，被称为HAMR，可以在陆地上行走，在水面上游泳，并在必要时在水下行走，为这个小机器人开辟新的环境进行探索。

下一代HAMR使用多功能脚垫，当HAMR需要游泳时，它依赖于表面张力和表面张力引起的浮力，但当HAMR需要下沉时也可以施加电压来破坏水面。该过程称为电润湿，其是在施加的电压下材料与水表面之间的接触角的减小。接触角的这种变化使物体更容易破坏水面。

在水面上移动允许微型机器人逃避淹没的障碍物并减少阻力。使用四对不对称襟翼和定制设计的游泳步态，HAMR机载桨在水面上游泳。受到潜水甲虫步态的启发，研究人员利用机器人被动襟翼与周围水之间的不稳定相互作用，有效地向前游动和转向。

“这项研究表明，微型机器人可以利用小规模物理 - 在这种情况下是表面张力 - 来执行对大型机器人具有挑战性的功能和能力，”哈佛John A.博士后研究员Kevin Chen博士说。保尔森工程与应用科学学院(SEAS)和该论文的第一作者。

最新研究发表在Nature Communications杂志上。

“HAMR的规模是其表现的关键，”SEAS的研究生，该论文的共同作者Neel Doshi说。“如果它更大，那么支持具有表面张力的机器人将是具有挑战性的，如果它更小，机器人将需要更多的力来打破它。”

HAMR重1.65克(大约和一个大的回形针一样多)，可以携带1.44克的额外有效载荷而不会下沉，并且可以以高达10赫兹的频率划桨它的腿。它涂在Parylene上，以防止它在水下短路。

一旦低于水面，HAMR使用相同的步态，就像在干地上行走一样，并且同样具有移动性。然而，离开水面是一项巨大的挑战。水的表面张力是HAMR重量的两倍，感应扭矩会导致机器人后腿摩擦力的急剧增加。研究人员加强了机器人的传动，并在机器人的前腿上安装了软垫，以增加有效载荷，并在攀爬过程中重新分配摩擦力。最后，沿着适度的斜坡行走，机器人能够突破水的状态。

“这个机器人很好地展示了小型机器人的一些挑战和机遇，”资深作者罗伯特伍德博士说，他是Wyss生物启发工程研究所的核心教员和查尔斯河工程与应用科学教授在哈佛大学的保尔森工程与应用科学学院。“萎缩带来了增加机动性的机会 - 例如在水面上行走 - 但也是挑战，因为我们认为在较大尺度上理所当然的力量可以开始占据昆虫的大小。”

接下来，研究人员希望进一步改善HAMR的运动，并找到一种无需坡道返回陆地的方法，可能采用壁虎式粘合剂或冲动跳跃机制。

本研究由Benjamin Goldberg和Hongqiang Wang博士共同撰写。它得到了Wyss生物启发工程研究所，哈佛John A. Paulson工程与应用科学学院和海军研究国防部办公室的支持。大学研究仪器计划。

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