致敬地表最強生物 美學者打造救災機器人

by:維多魚
6841

蟑螂,不管存放食物櫃子的縫隙有多小,牠們都有辦法鑽進去找到食物,想要用腳踩死牠們也很難一腳就斃命,讓許多人都恨得牙癢癢。不過,美國的科學家不但不討厭蟑螂,還深入研究這群地表最強生物,模仿牠的能力打造出令人驚嘆的「蟑螂機器人」。

 

post title
Photo: marielalessandra

被暱稱為「小強」的蟑螂是許多人心中的惡夢。


蟑螂帶來的靈感
QUARTZ、Berkeley News綜合報導,美國加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的研究團隊研究美洲蟑螂(Periplaneta americana),發現牠們不但可以把自己擠進 0.1英吋(約 0.25公分)的細縫中,擠進去之後還可以在身體被壓扁一半的狀態下快速奔跑。

這些特性給了科學家們靈感,打造出可以在地震、爆炸、龍捲風等災難現場救援的蟑螂機器人。

窄地方也可展現飛毛腿
現在是哈佛大學博士後研究員的研究領導人傑亞蘭(Kaushik Jayaram)表示:「蟑螂讓人驚訝的地方在於,牠們穿過 0.25英吋(約 0.6公分)縫隙的速度,就跟穿越 0.5英吋(約 1.3公分)細縫一樣快,藉由把腳完全伸出來就可以辦到。」

「當牠們自由奔跑的時候,身高大約有 0.5英吋高,但牠們可以把身體壓縮到只有 0.1英吋高,相當於 2個一美分硬幣疊起來的高度。」


 

post title
Photo: tom spinker

蟑螂可以把身體壓縮到只有 2個一美分硬幣疊起來的高度,圖為蟑螂與一美分硬幣的大小對照。


模仿蟑螂打造機器人
傑亞蘭也發現,蟑螂可以承受體重 900倍的重量,並且全身毫髮無傷。於是他運用這幾個特點研發出了一個便宜的機器人,這個機器人只有手掌大小,當它遇到外力擠壓的時候可以把腳完全伸出來,降低身體的高度。

研究人員也仿造蟑螂堅硬平滑的翅膀,為機器人打造出塑膠外殼,這個外殼可以壓縮,讓機器人在鑽進只有身高一半高的縫隙時可以壓低身體,順利鑽進去。
 
小機器人鑽進震垮的房子
加州大學柏克萊分校的整合生物學教授弗爾(Robert Full)說:「地震的時候,第一線反應員需要知道現場的斷垣殘壁是不是安全穩定,但問題是大部分的機器人都沒辦法鑽進瓦礫堆裡。」

「但如果現場有許多細縫、孔洞或是水管,你就可以想到,放出一群這類型的機器人,就可以替第一線反應員找到生還者以及安全的進出地點。」



美國研究團隊設計的蟑螂機器人,影片無法正常播放請至原網頁



機器人背上的外殼在遇到壓力的時候,可以變形,幫助機器人壓低身體。


昆蟲是地球上最成功的動物
運用類似摺紙的技術,傑亞蘭打造出蟑螂機器人的樣品。弗爾表示,蟑螂機器人雖然還只是個樣品,但它已經證明了新研究方向的可行性,現在他們需要一個更堅固的機器人,測試它在現實生活中的實用性。

弗爾說:「昆蟲是地球上發展最成功的動物,因為牠們幾乎入侵了所有地方,我們應該觀察牠們尋找靈感,思考怎麼讓機器人也能做到昆蟲能做的事。」

過去 30年來,弗爾跟他研究室裡的學生都在研究動物怎麼走路、跑步、跳躍、滑行、爬行,好用來設計更棒的機器人。這些年的研究啟發他們創造出各種機器人,像是有著蟑螂腳或是螃蟹腳的機器人,或者是跟壁虎一樣有著吸盤腳的機器人。弗爾因為他的研究,在 25年前發現蟑螂每秒可以跑身長的 50倍距離,相當於人類在 1小時跑 330公里。


 

post title
路透社

蟑螂啟發了科學家,讓學者們打造出蟑螂機器人。圖為藝術家打造的巨大蟑螂雕像。


用腳毛爬行的蟑螂
研究過程中,傑亞蘭發現蟑螂在窄小空間移動時,無法確實用腳爬行,所以蟑螂運用腳上的短毛推向地板,產生推力前進。

傑亞蘭表示:「牠們必須利用身體的其他部位,才能在這些地方移動,因為蟑螂的腳並沒有朝向可以正確運作的方向。」

「不過,牠們還是有辦法產生運動所需的力量,這讓我覺得非常興奮。」

今年 2月,傑亞蘭和弗爾在線上版《美國國家科學院刊》( Proceedings of the National Academy of Sciences)發表他們的研究。目前,傑亞蘭持續測試蟑螂身體的各個部位,觀察這些部位怎麼運作還有他們在蟑螂爬行時扮演的角色。
 
 
 
編註:對原文報導有興趣的朋友請參考
01 Cockroach inspires robot that squeezes through cracks
02 Cockroaches inspire the creation of a cool robot
 
延伸閱讀:《倫理學家:向「性愛機器人」說不
全球薪資成長停滯,科技進步釀的禍?
古人9大預言神準命中2014

分享:

  分享這篇文章