最小、最輕、最快的仿昆蟲微型機器人來了

春夏之際的池塘水面上，總能看到長著6條大長腿的“大蚊子”趴在水面上，一受驚，它們就施展“水上漂”“凌波微步”等絕世神功，快速移動。

這種“大蚊子”叫水黽，是一種常見的小型水生昆蟲，它們在水面張力的支持下可以以每秒1米多的速度滑行。

受這種昆蟲啟發，美國華盛頓州立大學的研究人員研發出了兩款微型機器人——MiniBug 和WaterStride。

研究團隊在IEEE機器人與自動化學會的智能機器人與系統國際會議上表示，它們是迄今最小、最輕、最快的全功能微型機器人。這類微型機器人有望用于人工授粉、搜救、環境監測、微型制造或外科手術機器人等領域。

MiniBug重約8毫克、WaterStride重約55毫克，兩者都能以每秒6毫米的速度移動。

“盡管其移動速度仍然低于它們的原型生物，但與其他微型機器人相比已經很快了。”該研究主要作者、華盛頓州立大學博士生Conor Trygstad說，作為飛釣愛好者，他經常能觀察到浮在水面上的水黽，并研究它們的運動方式。

微型機器人的關鍵所在是使其移動的微型致動器。Trygstad用一種新的制造技術將致動器進一步小型化，其總重不到1毫克，是迄今最小的致動器。

“這些致動器是有史以來為微型機器人開發的最小、最快的致動器。”領導該研究的華盛頓州立大學副教授Néstor O. Pérez-Arancibia表示。

研究人員介紹，該致動器使用了形狀記憶合金材料。這種材料如其名，是有“記憶”的合金，它們隨壓力或溫度變化而變形后，還能恢復到初始形狀。與驅使機器人移動的典型電機不同，這類合金不需要配備任何移動部件或旋轉部件。

“它們的機械性能非常好。超輕致動器的開發為微型機器人研制開辟了新領域。”Trygstad說。

上述微型機器人的致動器由兩條直徑為1/1000英寸的微小形狀記憶合金線制成。只要有微小的電流通過，合金線就可以被加熱，而且極易冷卻，這使機器人能夠以每秒40次的速度拍打“鰭”或移動“腳”。在初步測試中，該致動器能夠舉起其自身重量150倍的重物。

目前，WaterStride會通過扁平的拍打動作移動，但真正的水黽會通過更有效的腿部劃動來移動，使其移動速度遠超微型機器人這個模仿者的原因之一。此外，研究人員希望參考另外一種昆蟲，開發出一種在水面以上和以下均可移動的類似WaterStride的機器人。他們還致力于使用微型電池或催化燃燒法，使機器人能夠完全自主，不受電源影響。