蟑螂仿生機器再進化，從地面運動變成了水陸兩棲

2015 年，德國費斯托公司（Festo）展示出一隻仿生機械蝴蝶，除了外觀神似真正的蝴蝶，它真正神奇的地方在於能搧動翅膀翩翩起舞，因為其機身中搭載著微型電池和電機裝置，讓它能完成蝴蝶輕盈的飛行動作。

但蝴蝶並不是科學家們唯一感興趣的仿生主題，自然界有很多昆蟲存在神奇的特質，例如螞蟻、蜘蛛、蜜蜂甚至蟑螂，都被科學家視作機器人的研究方向。哈佛大學甚至有一個專題 HAMR（Harvard Ambulatory MicroRobot）做出過一隻蟑螂仿生機器人，能夠探索地面並且運動。

不過最近，這隻蟑螂機器人擁有了一項新的技能，它從地面運動變成了水陸兩棲，學會了「水上漂」的技能，這種新的技能不但可以控制自身在水面上移動自如，還可以選擇主動下沉，在水下進行活動。

如影片所見，這台昆蟲機器人還處在實驗室階段，所以還沒有一個完美的外形。它的重量僅有 1.65g，設計與 2013 年的 HAMR 原型非常類似，但在四肢上增加了一個腳墊，藉由這個腳墊提供了足夠的浮力。這台機器人甚至可以再負重 1.44g 在水上飄浮移動，以最高 10 赫茲的頻率，在水面上進行快速擺動，還能追上預先放在水上的紙船。

按照官方介紹，要讓機器人能夠在水上行動，首先是讓機身保持輕盈。實際上，從 ARMR 的原型昆蟲蟑螂來看，這種昆蟲本身就具有在水中移動的能力，因此這一研究的最新進展似乎朝著仿生機器人蟑螂又更進一步，儘管讓人熟悉又厭惡，但這種昆蟲倒真的是 ARMR 不斷進化的「老師」呢！

但 ARMR 機器人這一次不光是要學習蟑螂的技巧，更希望能有所突破，從影片中我們能夠看到，它不但可以在水面活動，還可以主動下沉進入水中活動，透過四肢發出的電壓，打破水面的浮力，完成在水中行走的任務；又因為它的四肢都有塗上防水塗層，所以ARMR 仿生機器人並不會因為沉入水中而造成短路。

哈佛大學約翰·保爾森工程學院研究員，ARMR 機器人論文第一作者 Kevin Chen 表示，這一項目是為了證明，微型機器人同樣能夠利用自然界微小物體的運動規律，並以此來嘗試挑戰大型機器人的性能。

另一位作者 Neel Doshi 認為，目前 ARMR 能夠成功在水上運動的關鍵在於其大小，「如果它太大，那麼提供足夠的浮力會是一項挑戰，但如果它更小，就無法產生足夠下沉進入水中的力。」

自然界中，我們熟悉另一種水上昆蟲水黽（就是俗稱的水蜘蛛），同樣是在自身輕盈的基礎上，透過極快的移動速度以及借助水的表面張力，來達到在水面上行動而不會沉下去的效果；正因為這種非常特別的技巧，它們可以在水上生活和捕食，而模仿這種技巧做「水上漂」機器人的，ARMR 並不是第一個。

2015 年，漢城國立大學的仿生水黽機器人，就在試圖模仿水黽來製造能夠浮在水面的運動機器人，不過團隊的研究方向很特別，不是要在水上移動，而是要讓機器人從水面起跳。因為水黽這種昆蟲，在水面能夠瞬間跳起，施加自身數倍體重的力量卻不會沉入水中，這令科學家非常好奇。在研究之後他們發現，其中的秘訣在於水黽腿部運動的速度，當速度夠快時，水的表面需要足夠的時間產生變化，所以透過合適的速度加上適當的深度，使得水黽在水面上能夠迅速起跳。

這種速度+力度的精確控制，透過實驗得出結論並被運用在機器人上，由此，首爾大學的科學家造出了這個仿生水黽機器人，在跳躍時產生自身 16 倍重量卻依然可以騰空躍出水面，這不得不說是很像水黽的機器人了。

不論是哈佛大學的 ARMR，還是首爾大學的水黽仿生機器人，想要實現的共同目標都是讓機器人在水面運動。從無人機我們看到了機器人走向天空的可能，各種運輸機器人則代表了地面的力量，儘管水上機器人並非一朝一夕能夠出現在我們的日常生活中，但或許更多有趣的實驗，能幫助我們好好理解這個世界的運行，從而在某一天能夠真正造出民用的機器人。

消息参考 NEW ATLAS

本來授權轉載自極客公園