@ 2015.07.31 , 13:34

首尔大学造出能水上跳跃的水黾仿生机器人

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来自韩国的科学家最近研制出了一种能够在液体表面上降落与跳跃的昆虫机器人,这种能力即使是在自然界中也仅仅在某些特定物种身上存在。

为了在机器人身上复制这种特殊能力,首尔大学的 Je-Sung Koh 与同事深入研究了水黾(水蜘蛛)跳跃的方式。作为研究成果的这台昆虫机器人证明,睡眠跳跃降落的能力可以被复制到任何人工系统上。关于这台机器人的研究刊登在这期《科学》上。

水黾是一种半水生的节肢动物,经过特殊的进化过程才获得如今“水上漂”的能力。它们的身体质量极小,并且体表具有超疏水性。除此之外,它们的身体是由腿部的中段,利用水面张力所制成的。当它们以夸张的姿势进行水上跳跃时,它们的身体能够产生足够的垂直力来跳离水面,完成这个动作需要巨大的动量。

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水黾起跳瞬间

通过研究高速摄影影像,研究者们发现水黾在起跳前会向内转动足尖的弯曲处,这个动作会划开水面,给予它们足够的力。科学家为了测算其中到底产生了多少的力,在水面上放置了一个柔性转轴,通过理论模型算出结果:刚好为144毫牛顿/米。

另外,他们还注意到,水黾在离开水面时,为了更好的利用水面张力,它们的腿部是慢慢升空的。

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有了这些理论武器,研究者们立即确定了制造水黾仿生机器人的目标。现阶段的成品重达68毫克,完全仿造了水黾特殊的生理结构。在研制中他们使用了一种名为“转矩反向弹跳”机制,让机器人通过初试扭矩就能得到一定冲力。

Je-Sung Koh 在视频演示会上强调了一个难点:“对我们来说很重要的一件事就是将水上跳跃机器人的弹跳力限制在水面最大张力以下”。

实验成果表明,不仅仅是水黾仿生机器人,任何机器人在结合了轻质量,长四肢和类似的物理机制后,都有机会拥有这个功能。

[keep_beating via io9]


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