你见过水里游的机器人吗

在机器人和昆虫的结合上，科学家和工程师们从来都没让我们失望过。

2015 年，德国费斯托公司（Festo）展示出一只仿生机械蝴蝶，除了外观神似真正的蝴蝶，它真正神奇的地方在于能扇动翅膀翩翩起舞，凭借机身中搭载的微型电池和电机，能完成蝴蝶轻盈的飞行动作。

但蝴蝶并不是科学家们唯一感兴趣的仿生主题，自然界有很多昆虫存在神奇的特质，蚂蚁、蜘蛛、蜜蜂甚至蟑螂，都被科学家视作机器人的研究方向。哈佛大学甚至有一个专门的项目 HAMR（Harvard Ambulatory MicroRobot）做出过一只蟑螂仿生机器人，能够探索地面并且运动。

不过最近，这只蟑螂机器人拥有了一项新的技能，它从地面运动变成了水陆两栖，学会了「水上漂」的技能，这种新的技能不但可以控制自身在水面上移动如履平地，还可以选择主动下沉，在水下进行移动。

如你所见，这只昆虫机器人还处在实验室阶段，所以还没有一个完美的外形。它的重量仅有 1.65g，设计与 2013 年的 HAMR 原型非常类似，但在四肢上增加了一个脚垫，由此提供了足够浮力。这台机器人甚至可以再负重 1.44g 有效重量在水上浮动，以最高 10 赫兹的频率，在水面上进行快速摆动，还能追上预先放在水上的纸船。

按照官方介绍，机器人要想在水上行动，首先是保持自身足够轻盈。实际上，从 ARMR 的原型昆虫蟑螂来看，这种昆虫本身就具有在水中移动的能力，因此这一研究的最新进展似乎朝着仿生机器人蟑螂又更进一步，尽管让人熟悉又厌恶，但这种昆虫倒真的是 ARMR 不断进化的「老师」呢~

但 ARMR 机器人这一次不光是要学习蟑螂的技巧，更希望能有所扩展，从视频中我们能够看到，它不但可以在水面移动，还可以主动下沉进入水中移动，凭借四肢发出的电压，水面的浮力状态被打破，由此完成在水中行走的状态，又因为四肢添加防水涂层的缘故，ARMR 仿生机器人并不会因为沉入水中而造成短路。

哈佛大学约翰·保尔森工程学院研究员，ARMR 机器人论文第一作者 Kevin Chen 表示，这一项目是为了证明，微型机器人同样能够利用自然界微小物体的运动规律，并以此来尝试挑战大型机器人的特性能力。

另一位作者 Neel Doshi 认为，目前 ARMR 能够成功在水上运动的关键在于其大小，「如果它太大，那么提供足够的浮力会是一项挑战，但如果它更小，就无法产生足够下沉进入水中的力。」

自然界中，我们熟悉另一种水上运动昆虫水黾（就是小时候通常说的水蜘蛛），同样是在自身轻盈的基础上，通过极快的移动速度以及借助水的表面张力，来达到水上行动而不会沉下去的效果，正因为这种非常特别的技巧，它们可以在水上生活和捕食，而模仿这种技巧做「水上漂」机器人的，ARMR 并不是第一个。

2015 年，汉城国立大学的仿生水黾机器人，就在试图模仿水黾来制造能够浮在水面的运动机器人，不过团队的方向很特别，不是要在水上移动，而是要让机器人从水面起跳。因为水黾这种昆虫，在水面能够瞬间跳起，施加自身数倍体重的力量却不会沉入水中，这令科学家非常好奇。在研究之后他们发现，其中的秘诀在于水黾腿部运动的速度，当速度够快时，水的表面需要足够的时间产生变化，所以通过合适的速度加上适当的深度，水黾在水面能够迅速起跳。

这种速度+力度的精确控制，通过实验得出结论并被运用在机器人上，由此，汉城国立大学的科学家造出了这个仿生水黾机器人，在跳跃时产生自身 16 倍重量却依然可以腾空跃出水面，这不得不说是很像水黾的机器人了。

不论是哈佛大学的 ARMR，还是汉城国立大学的水黾仿生机器人，想要实现的共同目标都是让机器人在水面运动。从无人机我们看到了机器人走向天空的可能，各种运输机器人则代表了地面的力量，所以尽管水上机器人并非一朝一夕能够出现在日常生活中，但或许更多有趣的实验，能帮助我们更好理解背后的这个世界，从而在某一天真正造出能够民用的机器人。