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(shù)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(guān)重要的新技術(shù)。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(shù)突破了我們認為可能的界限。

現(xiàn)在，來自美國密歇根技術(shù)大學的工程師已經(jīng)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(yīng)（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(fù)”。）。Marangoni效應(yīng)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(shù)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(gòu)思并創(chuàng)建了一個自我驅(qū)動和遠程控制的機器人，該機器人完全依靠Marangoni效應(yīng)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(xiàn)運動和機動性。

工程師們開發(fā)了定制的流量控制和轉(zhuǎn)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(shù)消除了復(fù)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(xiàn)在正在努力實施新的和替代的設(shè)計和推進劑，以實現(xiàn)更大的速度和更高的燃料效率。他們希望該技術(shù)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。