会在水上跳跃的机器人

科学家已经研制出一种小型机器人——基于池塘滑水者或水黾昆虫——能在水面上跳跃。四根细线腿从机器人的“身体”中央延伸出来，让它可以坐在水面上。在“v”形的顶端是一个弹簧系统，它的工作原理就像一个弹射器，释放能量使“v”形弯曲，并将腿推到水面上，推动机器人离开水面，就像真正的昆虫一样。科学记者维多利亚·吉尔向克里斯·史密斯讲述了这个故事。

维多利亚——这是一个能在水上跳跃的新机器人。这是来自韩国首尔国立大学的研究人员他们从当地的一个池塘里收集了水黾，他们用高速摄像机研究它们，观察它们跳跃的机制，因为水黾的独特之处在于它们可以从水面跳跃而不打破水面。所以，这些研究人员想要找出方法，然后创造一个复制这种机制的机器人，这就是他们所做的。

Chris -在我们开始讲他们是怎么做的之前，为什么这很重要?我们为什么要知道他们是怎么做到的?

维多利亚:让机器人进入我们自己无法进入的环境是很有兴趣的，无论是小型化还是在表面上移动，或者是在我们无法进入的危险地方。显然，这在军事上有应用，但这些研究人员真的想深入研究这种生物学是如何工作的，这样他们就可以把它应用到生物机器人上。他们建议出于环境目的进行监视。如果你想在水面上工作，还有搜索和救援应用。

克里斯-那么，这些视频揭示了什么?这些昆虫是怎么做到的呢?

维多利亚:他们看的是水黾的细腿以及它们是如何与水接触的。但是当它们受到一个向下的力时，它们的腿是如何移动的，你会得到一个相反的向上的力，把它们推离水面。虽然大多数跳跃的昆虫会很快施加很大的力，但最大的力是最初离开地面的力。如果你在水中这样做，你就破坏了水的表面张力。所以，你不能真正从水面上跳下来。

克里斯-你当然会沉下去。

维多利亚:你会沉下去，没错。有些会跳的昆虫在水中时会降低它们的跳跃能力，它们会利用水的黏性，它们的身体非常非常轻，它们的结构也很特殊，这样它们就能利用水的黏性，还能跳起来。但水黾在水面上和在陆地上一样能跳得很好，这就是它们跳的方式。所以关键是要逐渐施加一个力这个力不能超过把水分子聚集在一起的力。所以，它永远不会超过水的表面张力。这就是他们在水黾身上看到的，也是他们能够复制的。所以，这是一个跳跃的机制，逐渐施加一个力，这个力永远不会超过水的表面张力。

克里斯-现在我们知道我们要用机器人实现什么了，但是看看这只昆虫，它们知道它们是如何实现这种梯度力的吗这样它们就不会穿透水面了?

维多利亚-基本上，他们使用的是所谓的“扭矩反转弹射器”。这就是机理。现在，这基本上是一个弹簧，这是第一次在跳蚤的腿上看到跳蚤是这些令人难以置信的跳跃者实际上，生物学家和生物机器人学家对它们跳得如此之高、如此之快的令人难以置信的能力非常感兴趣。他们所做的是增加动能，储存在弹簧中，这种扭矩向一个方向移动。你可以想象弹簧在移动，绕着关节旋转然后突然，所有的扭矩都向另一个方向移动。所以，这是一种天生的，内置的弹射器，它可以储存动能，然后非常非常快地释放出来。但他们调整弹射器，以便逐渐释放能量，并且永远不会超过水的表面张力。

克里斯:这是否意味着我们可以做到这一点，但我们只能用非常非常小的机器人来做，或者它会扩大到更大的东西上?

维多利亚:实际上，我问的是，目前，这是纯粹的小型化，这实际上是一个漫长的过程，以建立一个合适的重量。他们必须使用一种非常非常疏水或疏水的材料来制造这些不会破坏水面的细腿。所以，要创造一个身体轻盈、腿细的昆虫机器人，需要很多微调机制。所以目前，这个还不能按比例放大。这种动力不会以同样的方式发挥作用。