水黾在水面张力的支持下在水面上滑行,科学家们现在制造出了这种昆虫的微型机器人版本,它利用特殊的的腿部结构在水面上移动。WaterStrider 机器人由华盛顿州立大学的内斯托尔-O. 佩雷斯-阿兰奇比亚副教授和工程学博士生康纳-特里格斯塔德领导的团队制造。研究人员还制造了一个更小、更简单的水虫启发机器人,名为 MiniBug。
当然,WaterStrider 机器人是这两款机器人中最精巧的一款,它的长度仅为 22 毫米(MiniBug 为 8.5 毫米),重量仅为 56 毫克。它的身体主要由碳纤维制成,利用四个圆盘状的脚来保持表面张力,使其不会下沉。
不过,该机器人真正有趣的部分是移动其两只手臂/鳍的"形状记忆致动器"。据报道,它的长度只有 7 毫米,是迄今为止同类产品中最小的装置。
WaterStrider 和 MiniBug 与一枚美国 25 美分硬币的比例
致动器包含两根由镍钛合金制成的细线,加热时会收缩,冷却后又会放松,恢复到较长的默认状态。当接触到电流时,电线会发热,从而收缩。当电流停止时,电线冷却并恢复到"记忆"的较长状态。
因此,通过施加脉动电流,可以使电线在两种状态之间快速来回切换,并在此过程中拍打相连的手臂。通过这种方式,WaterStrider 能够以每秒 40 次的速度拍打双臂,以每秒约 6 毫米的速度在水面上"划行"。如果采用不同的配置,推杆还能提升自身重量的 155 倍。
佩雷斯-阿朗西比亚、特里格斯塔德及其同事目前正在努力将供电装置集成到机器人中,他们还希望开发出其他受昆虫启发的机器人,既能在水面上移动,也能在水下移动。
有朝一日,这些机器人可以应用于人工授粉、搜救和环境监测等领域,而执行器本身也可以用于微型制造和机器人辅助手术等任务。
有关这项研究的论文最近发表在《电气和电子工程师学会:机器人与自动化协会智能机器人与系统国际会议论文集》上。
不过,这并不是我们看到的第一个水上机器人。以前的例子是通过操纵表面张力和热敏薄膜来移动的。