水上机器人(右)和水黾(左)

　北京时间7月12日消息，据物理学家组织网报道，最近，美国卡内基·梅隆大学的两位研究人员——机械工程学博士生宋演武(Yun Seong Song)和机械工程学助理教授梅丁·西蒂——研制出世界上第一个能够模仿水黾“水上漂”功夫的机器人。这款可以在水上行走的机器人无论是外观还是设计都与水黾类似：它不会破坏水面张力，而且拥有高度的可操作性和灵活性。

　　在水面上演“凌波微步”的水黾可能一辈子也不会在陆地上留下它们的足迹，实际上，它们也并不是什么游泳健将。大约100万年前，这种昆虫便在最大限度上利用水面张力，平衡它们只有0.01克中的身体。无论是在湖泊、池塘还是海洋，它们可谓真正做到了“任我行”三个字。　　

　　与其它可在水面漂浮的机器人有所不同的是，宋演武和西蒂研制的小型机器人重量较轻，而且拥有长“腿”，因此能够充分利用水面张力，进而保持飘浮状态。相比之下，水上机器人中的“大块头”必须依靠浮力，而这种依靠还要取决于它们的体积。根据两位研究员的预测，这款小型机器人可能被用于环境监控，方式是通过无线通信。此外，它们也可以被用于教育和娱乐目的。

　　西蒂说：“机器水黾——我们称之为‘表面张力机器昆虫动力学探测器’——能够在只有3到4米深的浅水上行走。它们的功率和敏捷度(速度和灵活性)都要大大超过相关的小型水上机器人，原因在于：相对于任何依靠浮力的机器人来说，机器水黾的‘腿’受到的阻力更小。”而正如西蒂所指出的那样，如果机器水黾成为一个以米计算的“大块头”，这种优势必然不复存在——表面张力难于让“大块头”立于水面之上。

　　通过制造模型和进行相关计算，两位研究员最终打造出一款最理想的机器水黾。它拥有不溶于水的线“腿”——外部涂上一层特氟纶(防水塑料)——每一条长5厘米。共有12条“腿”被附在只有1克重的身体上。在实验过程中，这款机器人的有效载荷最高时可达到9.3克。其避免破坏水面张力的关键之处在于：维持一个水-气界面，更多地保持水平状态而不是垂直状态。

　　水黾创造了一种“双桨式划水”的运动方式：专门负责划水的腿像浆一样划动，从而推动身体在水面上前后运动。机器水黾也采取了同样的方式：3台安装在腿上的“T”型压电马达可提供垂直和水平方向的运动力，从而产生“双桨式划水”动作，带动身体在水面上移动。

　　由于压电马达只能提供小角度的偏移，因此需要一台放大器创造大的划水动作。为了实现这一点，两位研究员利用了一个共振频率——拥有可产生理想“双桨式划水”动作的振动模式——驱动压电马达。水黾的移动速度最高时可达到每秒1.5米，机器水黾自然无法与之相比，但它的前进速度也可达到每秒3厘米，而且也可以转向、旋转和后退。