小巧、自供電的Marangoni沖浪者機器人可以像水蟲一樣沖浪。圖片來源：美國密歇根技術大學

人類總是從大自然中汲取創(chuàng)新的靈感。從天上的鳥到海里的魚，通過研究這些生物幾千年來自然完善的東西，工程師們創(chuàng)造了對我們今天的生活方式至關重要的新技術。當涉及到在陸地、空中和水下旅行時，生物啟發(fā)的機器人技術突破了我們認為可能的界限。

現在，來自美國密歇根技術大學的工程師已經開發(fā)出一種微小的、自供電的機器人，其靈感來自滑水昆蟲。

你可能認為水黽生物，如昆蟲、蛛形綱動物，甚至細菌，只是通過擺動它們的腿在水面上移動，但實際上它們利用的是所謂的Marangoni效應（是指當一種液體的液膜當受外界擾動（如溫度、濃度）而使液膜局部變薄時，它會在表面張力梯度的作用下形成Marangoni流，使液體沿最佳路線流回薄液面，進行“修復”。）。Marangoni效應發(fā)生在兩相之間的界面存在表面張力梯度的時候--在大多數情況下，是液體-氣體界面。

在這些生物的超強能力的激勵下，研究人員構思并創(chuàng)建了一個自我驅動和遠程控制的機器人，該機器人完全依靠Marangoni效應進行推進和改變方向。

這個沖浪機器人不僅可以站在自由的水面上，而且還可以通過控制異丙醇（IPA）的釋放，利用馬蘭戈尼推進力來實現運動和機動性。

工程師們開發(fā)了定制的流量控制和轉向機制。這些功能補充了集成的動力和燃料源、一個遠程發(fā)射器、一個接收器和兩個舵機，從而形成了一個具有無可比擬的功能的非系留機器人沖浪器。沖浪機器人中的集成技術消除了復雜和不受歡迎的功能，如嘈雜的發(fā)動機或螺旋槳，這些都會干擾或傷害海洋生物。這意味著更少的干擾被引入到液體的主體中，減少了阻力，使機器人更像它所模仿的昆蟲，同時具有在運行中幾乎無聲的額外好處。

這種無聲的水黽機器人的長度約為110毫米，每秒可行駛0.8個體長。目前，該機器人可以達到每秒約100毫米的速度，每毫升推進劑燃料的燃油效率約為600毫米。

該團隊現在正在努力實施新的和替代的設計和推進劑，以實現更大的速度和更高的燃料效率。他們希望該技術有朝一日能在諸如野生動物觀察或難以進入的地點的環(huán)境監(jiān)測中找到用途。