跳虫是小型昆虫，通常在落叶和花园土壤中爬行，是出色的跳跃者。受这些跳跃的六足动物启发，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的机器人专家们创造了一种行走和跳跃的机器人，推动了小型机器人能力的界限。研究展现了一个未来，在这个未来中，灵活的微型机器人可以在微小的空间内爬行，迅速穿越危险的地面，并能在没有人类干预的情况下感知周围环境。
跳虫是小型昆虫，通常在落叶和花园土壤中爬行，是出色的跳跃者。受这些跳跃的六足动物启发，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的机器人专家们创造了一种行走和跳跃的机器人，推动了小型机器人能力的界限。
该研究发表在科学机器人学上，展示了一个未来，在这个未来中，灵活的微型机器人可以在微小的空间内爬行，迅速穿越危险的地面，并能在没有人类干预的情况下感知周围环境。
新哈佛机器人是在罗伯特·J·伍德的实验室中创建的，他是SEAS的哈里·刘易斯和马林·麦格拉斯工程与应用科学教授。它是哈佛步态微型机器人（HAMR）的一个改进版，HAMR是一个最初仿照灵巧且难以杀死的蟑螂模型的微型机器人平台。如今，HAMR配备了一个机器人叉子——跳虫身体下方折叠的、类似尾巴的附肢，它从地面推开以使自己像西蒙·比尔斯一样跳入空中。
伍德说：“跳虫作为灵感来源很有趣，因为它们在进化尺度上空间和时间上的普遍性。” “它们有一种独特的机制，涉及到与地面的快速接触，就像快速的拳击，来传递动量并开始跳跃。”
为了飞起来，机器人使用称为锁定介导的弹簧驱动，其中潜在能量储存在弹性元件——叉子中，可以像弹弓一样在毫秒内释放。这一物理现象在自然界中反复出现，不仅限于跳虫：从变色龙的快速舌头到螳螂虾的捕猎附肢。
伍德的团队之前创造了一个受螳螂虾启发的拳击机器人。“结合从跳虫跳跃中获得的见解，探索使用类似机制似乎是自然而然的选择，”伍德说。
跳虫的叉子结构优雅而简单，通常由两个或三个相连的单元组成。“我认为，简单性最初吸引我探索这种类型的解决方案，”第一作者及前SEAS研究员弗朗西斯科·拉米雷斯·塞拉诺说。
团队利用伍德实验室首创的流线型微制造流程开发了这种掌心大小、只有回形针重量的机器人，它可以行走、跳跃、攀爬、攻击，甚至捡起物体。
该机器人在相对于其身体长度的情况下，展示了当前任何机器人中最长和最高的跳跃；它的最佳表现是1.4米，或23倍于其长度。对比之下，一个类似的机器人可以跳得更远，但其重量是哈佛机器人的20倍。
塞拉诺说：“现有的在平坦地形上移动和跳跃的微型机器人，完全不具备我们平台的灵活性。”
团队将详细的计算机模拟纳入机器人的设计中，以帮助其每次都能最佳着陆，精确控制其连接长度、存储的能量以及起飞前机器人的方向。
将各种运动能力整合到一台轻量级机器人中，团队对未来感到兴奋，期待像他们这样的机器人能够穿越人类无法或不应通过的地方。
伍德说：“行走提供了一种精确且高效的运动方式，但在克服障碍物方面有限。” “跳跃可以越过障碍，但控制性较差。这两种运动模式的结合可以有效地导航自然和非结构化的环境。”
该研究得到了美国陆军研究办公室的资助，资助编号为W911NF1510358。
