在自然界中，蟑螂可以在水下存活長達30分鐘。現(xiàn)在，蟑螂機器人可以做得更好。哈佛大學的Ambulatory Microrobot，被稱為HAMR，可以在陸地上行走，在水面上游泳，并在必要時可以在水下行走，為這個小機器人的探索開辟了新的環(huán)境。

下一代蟑螂機器人HAMR使用多功能腳墊，當HAMR需要游泳時，它可以依靠表面張力和表面張力引起的浮力浮在水面，但是當HAMR需要下沉時也可以施加電壓來破壞水面。這個過程稱為電潤濕，是在施加的電壓下材料與水表面之間的接觸角的減小。接觸角的這種變化使物體更容易破壞水面。

在水面上移動允許微型機器人躲避浸沒的障礙物并減少阻力。使用四對不對稱襟翼和定制設計的游泳步態(tài)，HAMR機載槳在水面上游泳。利用機器人的被動襟翼和周圍水之間的不穩(wěn)定相互作用，機器人產(chǎn)生類似于潛水甲蟲的游泳步態(tài)。 這允許機器人有效地向前游泳和轉(zhuǎn)彎。

“這項研究表明，微型機器人可以利用微觀物理在這種情況下表面張力，來執(zhí)行對大型機器人具有挑戰(zhàn)性的功能和能力，”哈佛大學John A. Paulson工程與應用學院（SEAS）博士后研究員，該論文的第一作者Kevin Chen說。

最新研究成果發(fā)表在《自然通信（Nature Communications）》雜志上。

SEAS的研究生、論文的共同作者Neel Doshi表示，“HAMR的尺寸是其表現(xiàn)的關鍵。如果它更大，那么通過表面張力來支撐機器人將是極大的挑戰(zhàn)，但如果它小得多，機器人可能無法產(chǎn)生足夠的力來打破水面。”

HAMR重1.65克（大約和一個大的回形針一樣多），可以攜帶1.44克的額外有效載荷而不會下沉，并且可以以高達10赫茲的頻率劃動它的腿。它被聚對二甲苯包裹，以免在水下短路。

一旦低于水面，HAMR使用相同的步態(tài)，就像在干地上行走一樣，并且同樣具有移動性。為了能重新回到陸地上，HAMR面臨著巨大的挑戰(zhàn)。水平面張力是機器人重量的兩倍，向下推動機器人，此外，誘發(fā)的扭矩會導致機器人后腿摩擦力的急劇增加。研究人員加強了機器人的傳動，并在機器人的前腿上安裝了軟墊，以增加有效載荷，并在攀爬過程中重新分配摩擦力。最后，沿著適度的斜

資深作者、SEAS 工程與應用科學Charles River教授、哈佛大學Wyss生物啟發(fā)工程研究所核心教員Robert Wood表示，“這個機器人很好地展示了小型機器人遇到的一些挑戰(zhàn)和機遇。收縮帶來了增加流動性的機會，比如在水面上行走，但也面臨挑戰(zhàn)，因為我們認為在更大的尺度上的力量可以在昆蟲大小的機器人領域占據(jù)主導地位。”

未來，研究人員希望進一步改善HAMR的運動，并找到一種無需坡道就能返回陸地的方法，可能采用壁虎式粘合劑或脈沖跳躍機制。