受Ripple Bug启发的微型机器人重新定义水上机动性

来自多家顶尖机构的科学家团队携手合作，致力于将水生微型机器人技术推向新的高度。他们的研究成果受到水黾“涟漪虫”（学名Rhagovelia）的启发，未来有望帮助工程师们打造出反应灵敏、灵活的机器，无需任何马达即可在水面上滑行。以下是您需要了解的信息。

涟漪虫

涟漪虫是一种体长仅几毫米的微小昆虫，却能轻松穿越湍急的水流和湍急的水流。这些昆虫长期以来因其卓越的机动性和在湍急水道中轻松航行的能力而受到科学家们的关注。

涟漪虫看起来像是在水面上滑行，有人把它们的能力比作脚上长了翅膀。这些动物或许没有受到赫尔墨斯等古希腊诸神的祝福，但它们却因进化而获得恩惠，得以终生不断划桨而不感到疲劳。

受涟漪虫启发的突破性水生微型机器人研究

工程师们意识到这种能力将推动水生微型机器人领域的发展，因此他们试图更深入地了解波纹虫是如何轻松地在水面上航行的。他们的研究¹ 《科学》杂志发表的一项研究显示，超快弹性毛细管风扇控制着 Ripple Bugs 和机器人的灵活机动，揭示了一种仿生机器人，它借用了 Ripple Bug 的独特方法来实现类似的机动性和推力。

波纹虫如何在水面上滑行

这个过程的第一步是全面了解涟漪虫的身体如何实现其独特的功能。工程师们首先检查了这种昆虫的腿部。在这里，他们注意到这种昆虫在设计上展现出了生物机械嵌入式智能。

研究团队记录了安装在涟漪虫腿部末端的微型风扇如何使其能够漂浮在水面上，并轻松移动。这些扁平的带状风扇利用水面张力和阻力产生推力。

水生微型机器人

在显微镜下观察，研究小组注意到这些扇子上长有微小的扁平倒钩。它们上面布满了更小的倒钩，形成了一种独特的微结构，其刚度在正交方向上有所不同。这些扇子在水中会借助弹力自动展开，并像昆虫的翅膀一样展开。

资源 - 亚洲大学、佐治亚理工学院、理科

当从水中取出时，扇叶会像画笔拔出时一样收缩。这一动作是由于水滴直接作用于扇叶的毛细作用力，而非昆虫的肌肉作用。

一位工程师预料到这种情况，便取下一条涟漪虫的腿，将其放在一根人类头发的末端。然后，他将头发和涟漪虫的腿放入一滴水中。几秒钟之内，风扇就弹开了，即使没有附着在身体上，也证实了工程师的推测：这根附肢的形态是自动形成的。

水下微型机器人推力生产

在彻底了解了波纹虫如何实现其无与伦比的机动性后，科学家们开始通过微型机器人复制这一过程。这个微型装置具有形态功能结构，尺寸与波纹虫相似。它重0.23克，腿部集成了1毫克的弹性毛细管扇形结构。

试验和错误

最初，工程师们尝试了圆柱形风扇。然而，他们很快发现，这种设计缺乏波纹虫所需的产生推力所需的刚性和可折叠的灵活性。下一次尝试采用了扁平带状风扇。

这台1毫克重的微型风扇集成了21个扁平的带状倒钩，旨在复制涟漪虫的解剖结构。随后，团队开始测试其性能，并将其与真实产品进行比较。测试结果进一步揭示了这项微型机器人技术的突破及其对未来设计的影响。

水生微型机器人测试

在测试阶段，科学家使用了微型机器人和真正的涟漪虫。团队首先在实验室中监测这些活体昆虫24小时，记录它们的平均能力和行为。然后，他们将这些能力与微型机器人进行了比较，该机器人拥有人造的扇形腿。

水生微型机器人测试结果

研究团队发现，风扇微结构无需任何额外输入即可独立运行。它可以快速展开和收缩、提供推力、加速和制动，所有这些都无需任何额外操作。工程师们还兴奋地发现，它在转弯时仅消耗极小的能量，这一发现是微型机器人技术的一大突破。

有趣的是，科学家们表示，他们的性能堪比果蝇。他们的装置以每秒120个身长的速度在水面上移动，并在96毫秒内完成50度的全身旋转。这些能力远远超越了当今仍然依赖电机提供推力的最先进的水上微型机器人。

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水生微型机器人的主要优势

水生微型机器人的研究为市场带来了诸多益处。首先，它引入了一种低能耗的推进方式。在处理微型和纳米级设备时，明智的做法是避免使用复杂的机械装置或任何耗能设备。

电池是当今无线技术中最重的部件。因此，之前所有试图提升水生微型机器人性能的尝试通常都因更高的能量需求和需要携带电源而失败。这种方法解决了这个问题，为能够快速掠过波涛汹涌的水道的微型机器人打开了大门。

增强推力产生

在微型机器人领域，凭借当今的技术几乎不可能实现高推力。这些设备的尺寸和重量限制使其只能应用于低机动性应用。这项最新发现可能会改变一切，开启一个高科技设备的新时代，这些设备无需笨重的电池即可在恶劣环境下长时间运行。

高性能

这项技术带来的另一大优势是高性能速度和敏捷性。这种掠水推进方式在高速下提供了卓越的敏捷性。这些特性有助于提高未来微型机器人的效率和实用性。

水生微型机器人的实际应用

这项水下微型机器人研究将为市场带来诸多益处。首先，它开启了水下机器人设计的新纪元。这些自变形设备无需传统马达来缓解水道的不利影响。因此，它们可以处理其他设备无法完成的全天候任务。

环境监测

水上行走机器人将是环境监测的理想选择。这些微型机器人可以协同工作，实时捕捉水道健康状况和污染程度。它们能够自动移动，且无需耗尽电池，这有助于防止污染和其他不利的环境影响。

赈灾

微型机器人被许多人视为灾难救援的未来。微型传感器和机器人技术协同工作，为更快地找到需要帮助的人打开了大门。这些机器人结构精巧，非常适合在洪水泛滥的河流、湿地或城市地区搜寻幸存者。

水生微型机器人发展时间表

至少还需要五年时间，水上行走机器人才能真正穿越你家附近的小溪和溪流。下一步将是将传感器和其他实用功能集成到这些微型机器人上。科学家们可能会寻求工业合作伙伴来完成这项任务。

水生微型机器人研究人员

加州大学伯克利分校、亚洲大学和佐治亚理工学院为这项水生微型机器人研究的成功做出了贡献。论文将生物力学家维克托·奥尔特加·希门尼斯列为主要作者。论文还指出，高济成教授和金东进教授对这项工作做出了巨大贡献。

水生微型机器人的未来

水下微型机器人的未来一片光明。这些微型设备的需求强劲，而且随着电子设备小型化的不断推进，这些机器人将变得更便宜，更易于大众使用。目前，我们的目标是利用这一发现，探索其他高效而独特的机制，最终克服机器人小型化过程中的障碍。

投资微型机器人领域

机器人领域有很多值得关注的公司。这些公司不断通过新的架构和人工智能集成来进一步提升技术能力。以下是一家为保持创新和市场主导地位而付出巨大努力的公司。

微型机器人医疗公司

Microbot Medical Inc. 成立于 2010 年，旨在利用下一代微型机器人以更高的效率和监控能力完成医疗任务。该公司由哈雷尔·加朵创立，总部位于马萨诸塞州欣厄姆。

2018年，Microbot Medical Inc. 进行了首次公开募股 (IPO)，这帮助其进一步丰富了产品阵容并提升了研发实力。令人印象深刻的是，该公司推出了全球首个完全一次性使用的机器人系统 Liberty。该系统有助于开展基于导管的心血管手术。

如今，Microbot Medical Inc. 仍然是一家颇受欢迎的机器人公司，其独特的使命是推动医疗保健行业的发展。该公司的产品组合、市场定位以及对医疗任务的整体关注，使其成为寻求兼具医疗和机器人技术股票的投资者的明智之选。

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水生微型机器人研究 | 结论

涟漪虫的研究完美地展现了仿生学如何成功地融入当今科技。生物进化比现在领先了数十亿年，因此，它可以解答当今许多最复杂的问题。这项研究为更强大、更环保的水下微型机器人以及其他更多领域的发展打开了大门。这些工程师的辛勤工作和前瞻性思维值得我们致敬。

在此了解其他 IPO 前机会。

参考研究：

^{1.VM Ortega-Jimenez等人 超快弹性毛细管风扇控制 Ripple Bug 和机器人的灵活机动. Science. 第 389 卷，21 年 2025 月 811 日，第 10.1126 页。doi: 2792/science.advXNUMX。}