30米高空摔落不死！“机器版小强”问世，仅重2克，灾难中它能救命

你见过这样的机器人吗？个头小小的，身长仅2厘米，体重仅2克，外形像大家口中“打不死的小强”。这是西湖大学工学院机械工程讲席教授姜汉卿实验室养的“昆虫尺度的软体机器人”，能在复杂的野外环境自主爬行、跳跃、游泳——和“小强”一样矫健，比“小强”更坚强。

虽然在自然界，“小强”（即蟑螂）的运动技能平平无奇，但机器人想要做到像“小强”这么灵动小巧绝非易事。

“小强机器人”与卡通昆虫形象对比图

据悉，目前大多自主机器人依赖刚性电机，这类系统需要齿轮、轴承等大量复杂的结构零件齿轮，根本塞不进“小强”的小身板里；而近几年出现的“人工肌肉”概念，又往往要靠高压电、强磁场或激光照射才能动起来，不够“接地气”。

姜汉卿受自然界中昆虫等小型生物的肌肉伸缩机制启发，从力学角度想到利用弹性力和静磁吸力的平衡来实现机器人类似肌肉收缩的运动，设计了一个奇妙、精巧的驱动系统，“塞进”了“小强”不到2厘米的小身板里。

这一电磁弹性体驱动机制有效突破了柔性与微型系统中传统驱动方式的性能瓶颈，在高输出力、大形变与低电压驱动之间实现了有机统一，也让昆虫尺度的软体机器人能够在复杂户外环境中实现完全自主运动。也正是这一机制，让“小强机器人”虽无肌肉却胜似有肌肉，小小的身体藏着大大的能量。

据介绍，姜汉卿实验室的“小强机器人”非常轻巧，可以在没有搭建电场、磁场的环境中自主运动，还能走出实验室到户外环境自由探索。此外，这些机器人的生命力也和它的昆虫老师们一样强大——能耗低，只有56毫瓦，跟小LED灯差不多。更妙的是，它们的驱动系统可被设计为“双稳态”甚至“三稳态”，即在驱动至目标状态后无需持续供电即可稳定保持，大幅提升了能效。举个例子，如果“小强机器人”背着一块8毫米长，4毫米厚，容量只有20毫安的小型板载电池时，可以持续工作一个小时。

为什么要研发这么迷你的机器人，它们有什么用？姜汉卿告诉记者，这类昆虫尺度的软体机器人可以帮助人们做人类甚至许多机器人也做不到的关键事情。

姜汉卿实验室里有几种不同的“小强机器人”，它们各有所长、各司其职。

蠕动式爬行机器人，从30米的高空甚至108米高空自由落体后还能毫发无损地继续匍匐前进，极限抗冲击的能力令它非常适合在废墟、瓦砾、狭小缝隙中执行搜救任务。未来，在地震等重大自然灾害发生后，它可以被无人机从空中投放，快速渗透进入废墟深处，寻找被困人员位置并发出信号，成为生命搜救的“先锋兵”。

蠕动式爬行机器人在户外工作

自驱动游泳机器人，能在自然水体中自主游动超过一小时，未来，可以派小巧灵活的它检测水下环境或监测污染。

自驱动游泳机器人

自驱动跳跃机器人则可能是目前已知最小的完全自主跳跃软体机器人，有望在复杂地形上感知环境、自主移动、躲进缝隙等。

姜汉卿表示，未来还希望“小强机器人”实现两栖运动和3D跨障碍运动，成为人类执行一系列科学任务的得力助手。

或许在不久的将来，当灾难发生时，第一批抵达现场的“生命使者”，就是这些蹦蹦跳跳、从天而降的“机器小强”们。

原标题：《30米高空摔落不死！“机器版小强”问世，仅重2克，灾难中它能救命》

栏目主编：任荃

来源：作者：文汇报 刘琦