图源：哈佛大学微型机器人实验室（Harvard Microrobotics Lab）
微型机器人实验室首次研发出只有昆虫大小，兼备飞行和游泳技能的机器人
SEAS的研究人员们首次展示了一个模仿昆虫制造的能飞行，会游泳的机器人，这为日后研发空水两用机器人奠定了基础。
该机器人被取名为“机器蜜蜂（RoboBee）”，它是在哈佛大学Wood的实验室被设计出来的。这是一个比曲别针还要小的微型机器人，它可以像昆虫那样飞行和盘旋，还可以以每秒120次的速度拍打它那小到几乎看不见的机翼。
1939年，一位俄罗斯工程师曾设想制造出“飞行潜艇”——一种可以在空中和水中工作，并且可以在这两种环境下无缝转换的运载工具。虽然这听起来像是007电影里的场景，但是几十年来工程师们一直在尝试设计出空-水两用车，不过一直收效甚微。近日，一项研究成果，使得工程师们距离实现“飞行潜艇”这个目标更近了。
在这项研究中，最大的挑战是自相矛盾的设计要求：飞行器需要巨大的机翼来提供升力，而水下航行器则需要使表面积最小化来减小阻力。
为了解决这个工程问题，哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院（School of Engineering and Applied Science ，SEAS)的研究人员们希望从海雀身上找到线索。这种鸟有着艳丽鸟喙，是自然界中最巧妙的空-水两用“机器”，它们采用类似的振翅拍打动作，在空中翱翔，在水中畅游。
Kevin Chen是SEAS微型机器人实验室（Microrobotics Lab）的研究生。他解释道，“经过各种理论，计算和实验研究，我们发现在空气和水中，海雀拍打的力学机制十分相似。这两种情况都是翅膀地来回摆动，唯一不同的是翅膀的速度。”
这个来自于哈佛大学微型机器人实验室（Microrobotics Lab）的发现，预示着会游泳的机器蜜蜂（RoboBees）即将诞生。
SEAS的研究人员们首次展示了一个模仿昆虫制造的能飞行，会游泳的机器人，这为日后研发空水两用机器人奠定了基础。最近，这项研究发表在德国（Germany）智能机器人和系统（Intelligent Robots and Systems）的国际会议（International Conference）上。在那里，这篇论文的第一作者Chen荣获了最佳学生论文奖。
这篇论文的合作者是研究生Farrell Helbling，博士后Nick Gravish 和 Kevin Ma，以及Robert J. Wood。Robert J. Wood是工程与应用科学学院（Engineering and Applied Sciences at SEAS）的Charles River教授和威斯生物工程研究所（the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）的核心教师（Core Faculty Member）。
机器蜜蜂（RoboBee）是在哈佛大学Wood的实验室被设计出来的。这是一个比曲别针还要小的微型机器人，它可以像昆虫那样飞行和盘旋，还可以以每秒120次的速度拍打它那小到几乎看不见的机翼。为了使这种机器人实现从空气到水中的转换，研究团队首先要解决的是水面张力问题。为了解决这个难题，机器蜜蜂以一定的角度盘旋在水面上，接着机翼迅速停止工作，机器蜜蜂随即狠狠地撞向水面，以便下沉。
该团队需要解决的下一个问题是：水的密度。
该篇论文的第二作者Helbling介绍道，“水的密度大约是空气密度的1000倍，如果我们不调整拍打的速度，机翼将很有可能被折断”。
研究团队把机翼拍打的速度从每秒120次降低到每秒9次，但是拍打的机制和铰链的设计和飞行时是一样的。这个会游泳的机器蜜蜂在水中改变方向的方式也与在空中时一样，即调整机翼拍打的角度。与在空中飞行类似，该机器人在水中也需要电源。研究团队通过使用去离子水和用胶水覆盖电气连接点的方式，来避免其电路短路。
机器蜜蜂虽然可以直接从空气中钻入水中，但是却不能从水中起飞，因为它翅膀的强度不足以承受起飞需要的升力。Chen.介绍道，“这项研究下个阶段的目标正是解决这个设计上的挑战。”
Chen进一步解释道，“这项研究真正令人兴奋的是我们分析的翅膀拍打运动，不仅适用于昆虫大小的运载工具，还适用于毫米级的昆虫以及米级的鱼和鸟。总之，拍打的运动规律在一个很大的范围内都适用。未来，这个规律很有可能被用于设计大型空-水两用机器人。”
Wood称赞道，“对很多有意思的实验来说，像机器蜜蜂这样的仿生机器人，是无价的工具。在这个例子中，拍打的机翼可用于研究不同液体的流体力学。这些都是通过构造复杂的设备来实现的，并且这些设备的设计灵感则来源于大自然中灵巧的生物。”
文章来源：
以上材料由哈佛大学（ Harvard University）提供。
内容源：http://www.huanqiukexue.com/bbs/ ... ewthread&fid=49
翻译：杨镐羽 审稿：林然
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