哈佛「蜜蜂」機器人再進化,游泳潛水全都難不倒

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 27 日 16:45 | 分類 機器人 , 科技趣聞 follow us in feedly

RoboBee 是哈佛大學 Wyss 研究所發明的微型飛行機器人,2013 年首次亮相,當時的 RoboBee 還只能起飛和飛行。



現在,這隻小「蜜蜂」get 到的最新技能是游泳、潛水,然後自行從水中飛出並在附近安全著陸。

對我們來說,把手或其他身體部位抬離水面是一件很容易的事情,但對昆蟲那麼小的東西來說就是很大的挑戰了,因為水的表面張力會阻礙它們從水中穿出。

想像我們把水倒進一個杯子,杯子滿了以後水會沿著杯壁往下流,但在杯子將滿未滿時,水平面會一點一點升高,高過玻璃杯沿的時候,水仍未落下,這種要流不流的水面,就像緊緊裹著一層水膜,拉著水不讓它流下去,這就是液體的表面張力。正因為這種張力的存在,有些小昆蟲才能無拘無束地在水上行走。

而 RoboBee 重量僅 175 毫克(1 美分硬幣重量的十四分之一)。對這種尺寸的機器人來說,液體表面張力是它重量的 10 倍。用哈佛大學工程學教授羅伯特·伍德(Robert Wood)的話說,就是「來自液體表面張力的力量就像是一道不可穿透的牆壁。」

▲ 重新設計的 RoboBee 有 4 個浮力支架和一個中央氣室。(Source:哈佛工程與應用科學學院

為了解決這個問題,哈佛大學的研究人員為 RoboBee 配備一個方形的中央氣室,這個氣室相當於一個小型「可燃火箭」,支撐它打破水面張力。

具體的原理是,RoboBee 氣室內的電解板會將水分解成氫氣和氧氣,然後混合在一起,使之易於燃燒。一旦氫氧化合物混合足夠,內部微小的火花塞就會燒完。隨後氣體點燃,機器人就可以彈出水面。就像這樣:

 ▲ 《Science Robotics》期刊用一句話形容這個過程:RoboBee 像有了彈道。

從水中射出後,RoboBee的「翅膀」可以控制自身的運動軌跡,之後安全著陸在茶杯附近或其他地方。

不過由於重新設計的 RoboBee 尺寸有限,沒有多餘空間安裝複雜的感測器或其他指令系統,所以儘管它可以飛,也能在水面行走自如並自行破水而出,但目前還不能遠程控制,而且也不能像真正的蜜蜂執行一些有意義的任務,比如幫農作物授粉。

「我們希望,RoboBee 在自身重量和水面張力的協調表現,可以給之後多功能微型機器人設計帶來啟發,也希望這款蜜蜂機器人未來可移動到複雜地形幫我們執行各種任務。」研究人員 Yufeng Chen 在哈佛大學官網發布相關新聞時說。

(本文由 36Kr 授權轉載;首圖來源:Havard Microrobotics Lab / Wyss Institute) 

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