正如籤售書籍和為患者進行外科手術還不夠一樣，現在機器人也可以在水上行走了，這要歸功於卡內基梅隆大學（CMU）的工程師。三年前作為一個課堂專案開始的專案最終變成了擁有四到十六條腿的昆蟲狀機械機器人。《IEEE機器人學彙刊》報道稱，這些“蟲子”長兩到六英寸，重幾克，可以在水面上快速移動。這些機器人被稱為STRIDE，即surface tension based robotic insect dynamic explorer（基於表面張力的機器人昆蟲動態探索者）的縮寫，它們利用水的表面張力像水黽一樣用細長的腿在水面上行走，而水黽正是這項挑戰的靈感來源。
表面張力，這種產生美麗的水滴形狀的力量，也抵抗表面破裂。這就是為什麼，例如，可以將一根細縫紉針放在水面上的薄紙上，即使在紙張吸水下沉後，針也會保持漂浮狀態。這與使船舶漂浮的浮力截然不同，因為與船舶不同，針的平均密度實際上大於水，如果輕輕向下推動，它就會下沉。如果針具有疏水性（或防水性）塗層（如不粘鍋表面上的特氟龍），則此實驗效果更佳。
CMU的水上行走機器人利用特氟龍塗層腿上的表面張力（腿部厚度為幾百微米，長度為兩到四英寸）將自己保持在水面上。為了移動和轉彎，它們使用“划槳運動，[其中]在前衝程中，腿在空中，而在反向衝程中，腿在推動水[但]永遠不會打破水面”，首席研究員梅廷·西蒂說。這與水黽的移動方式完全相同，儘管它們的最高速度約為每秒五英尺，而這些機器人的速度僅為每秒幾英寸。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關當今世界發現和塑造我們世界的想法的具有影響力的故事的未來。
是什麼限制了它們的速度？儘管機器人的腿部泵動速度比昆蟲快得多（每秒 40 次，而昆蟲不超過 10 次），但衝程要短得多，而且機器人比昆蟲重一百倍。“如果你縮小系統，你會變得更節能和靈活，”西蒂在談到昆蟲的卓越速度時說。
但更高的速度不是唯一的目標；水黽的一條腿可以支撐昆蟲體重的 15 倍，而蚊子在水面上的一條腿可以支撐其體重的 23 倍——相比之下，機器人蟲子的每條腿只能支撐大約一半的體重。此外，昆蟲經常因雨水或湍流而沉入水面以下，但總能重新浮出水面。這兩種令人印象深刻的能力都歸功於它們腿上的微小絨毛，這些絨毛除了使它們的腿更具疏水性外，還可以捕獲空氣，起到類似浮力墊或救生衣的作用。西蒂正試圖透過在他的機器人腿上使用壁虎腳上的絨毛來模仿這一特徵；合成絨毛的微細加工可能會在稍後進行。他還試圖使用非特氟龍塗層，這種塗層更具疏水性，就像 Gore-Tex 靴子上使用的塗層一樣。
西蒂解釋說，這些蟲子“大規模生產真的很便宜，因為它們真的很簡單”，這使它們成為多種應用的主要目標。除了它們的教育和娛樂價值外，這些機器人還可以用於對池塘和沼澤等靜水生態系統進行環境監測。它們可以在淺至十分之一英寸的水面上行走，並攜帶感測器，將資訊傳輸回岸邊，充當最小侵入性探針，並開闢一種全新的竊聽形式。