未來的搜救高手：蟑螂機器人

章江

運用仿生學原理

美國加州大學伯克利分校的研究人員近日開發(fā)出了一款外形酷似蟑螂的“鉸鏈式可壓縮機器人”（compressible robot with articulated mechanisms，簡稱CRAM）。CRAM機器人的外骨骼帶有可活動的關節(jié)，外殼非常柔軟，可以改變形狀穿行于各種狹小的夾縫，未來極有可能成為一款非常高效的搜救機器人。CRAM機器人的研發(fā)得到了美國陸軍的資金支持，它設計上用到了許多仿生學原理，非常適合在斷壁殘垣中執(zhí)行搜救任務。

參與研發(fā)的科學家考西柯·賈亞拉姆和羅伯特·富爾稱，是蟑螂獨特的外形結構、行走方式和“打不死”的頑強生命力給了他們靈感，幫助設計出這款可以穿過瓦礫和狹小空間的機器人。為了讓這些靈感具體化，他們設定了包括“穿越縫隙”“密閉空間爬行”和“動態(tài)抗壓實驗”等在內的多種實驗環(huán)境，測試蟑螂怎樣穿過超小的水平空間和垂直空間，抗壓能力如何。結果顯示它們可以迅速穿過窄至3毫米的水平空間，在狹窄到只有4毫米寬的垂直空間往上爬行。科學家還在蟑螂通過時往其身上施加壓力以測試其外骨骼，發(fā)現(xiàn)在受到高于其體重300倍的壓力時仍能迅速穿過縫隙，在受到高于體重900倍的壓力之后仍毫發(fā)無損。

這些測試引發(fā)了研究人員對一種行走方式的興趣，這種行走方式被稱為“身體摩擦多腿爬行”。蟑螂在遇到中等程度摩擦力時行走速度最快，頂部遇到的摩擦太大時會慢下來，地面摩擦太大也一樣。在狹窄的垂直空間里，即使把六條腿全部張開到兩邊，蟑螂仍然能夠快速爬行。賈亞拉姆和富爾將這些實驗攝錄了下來，然后慢速播放，以觀察蟑螂在行走時身體發(fā)生了哪些變化，用來指導CRAM機器人的設計。它只有巴掌那么大，用紙板和聚酯做成。

CRAM機器人仍然處于原型階段，到目前為止只是在實驗室對它進行了測試。富爾稱，他們接下來要確定哪種材料最適合用來制造。研究人員的最終目標是讓CRAM機器人不僅僅會爬行，還要讓它能夠轉身、跳和攀爬。

幫助尋找被困者

蟑螂仿生搜救機器人并非賈亞拉姆和富爾的原創(chuàng)，事實上讓這種動物參與搜救工作的嘗試早就開始了。蟑螂的生命力相當頑強，甚至在核爆炸中也有可能存活下來。科學家現(xiàn)在賦予它這項新技能，或許有朝一日可以在各種災難中營救受困災民。例如，美國北卡羅來納大學的研究人員2014年就成功為真蟑螂裝配了微型麥克風和攝像頭，以幫助搜救隊探測到瓦礫中的具體情況，更迅速地找到被困人員。

去年，俄羅斯工程師丹尼爾·波爾徹維和阿列克謝·貝洛索夫博士研制出一種能夠模擬巨蟑螂行為特征的昆蟲機器人。它體長10厘米，裝配著光敏傳感器，能掃描室內環(huán)境，探測到障礙物，跟蹤周圍物體。可用于搜尋和偵察任務，還能尋找掩埋在地震廢墟中的災民。

目前，這款機器人還不能夠裝配相機，但是可以攜帶重量10克的物體，一次只能獨立活動20分鐘。設計者計劃下一步裝配一個小型便攜式相機，將活動時間延長，與此同時考慮增強偽裝性，不易被發(fā)現(xiàn)。俄羅斯軍方已表達對這項技術非常感興趣，研究人員正在準備將機器人模型送至軍方部門進行測試，未來或將執(zhí)行軍事偵察任務。