未來的搜救高手：蟑螂機器人

李忠東

運用仿生學原理

蟑螂采用“身體摩擦多腿爬行”的行走方式

俄羅斯開發的蟑螂機器人

美國北卡羅來納大學為真蟑螂裝配了微型麥克風和攝像頭

美國加州大學伯克利分校的研究人員近日開發出一款外形酷似蟑螂的“鉸鏈式可壓縮機器人”（簡稱CRAM）。它的外骨骼帶有可活動的關節，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。

參與研發的科學家考西柯·賈亞拉姆和羅伯特·富爾告訴我們：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，幫助他們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“動態抗壓實驗”等在內的多種實驗環境，測試蟑螂穿過超小的水平空間和垂直空間以及抗壓能力。結果顯示，它們可以迅速穿過窄至3毫米的水平空間，在4毫米寬的垂直空間往上爬行也毫不費力。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，發現在受到大于其體重300倍的壓力時，它仍能迅速穿過縫隙，在受到大于體重900倍的壓力之后，它毫發無損。

這些測試引發了研究人員對一種幾乎未經探索的行走方式的興趣，他們將這種行走方式稱為“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6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下來，然后慢速播放，以觀察蟑螂在行走時身體發生了哪些變化，用來指導CRAM機器人的設計。

CRAM機器人只有巴掌那么大，用紙板和聚酯做成，到目前為止仍處于實驗室測試階段。富爾說，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，還能轉身、跳躍和攀爬。

幫助尋找被困者

CRAM機器人

CRAM機器人內部結構

“VelociRoACH”機器人部件圖

蟑螂仿生搜救機器人并非賈亞拉姆和富爾的原創，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。

2016年，伯克利分校另外一支研究團隊設計出一個跟CRAM機器人十分相似的機器人，取名為“VelociRoACH”。為了提高機器人的速度，哈爾丹·鄧肯和他的團隊成員對蟑螂的結構進行了精細剖析。

“VelociRoACH”是世界上速度最快的蟑螂機器人，每秒可達2.7米，其大小卻僅10厘米，電池壽命為30小時。它的運動形式類似于美洲豹，因此并不是真正模仿蟑螂。

2016年，俄羅斯工程師丹尼爾·波爾徹維金和阿列克謝·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。

波爾徹維金和貝洛索夫的設計受到南非巨蟑螂活動性和特征的啟發，但是俄羅斯境內沒有這種蟑螂。他們開始關注一種近似南非巨蟑螂的物種——頭蟑螂，后者比前者略小一些，但是活動性和外形非常接近。由于容易暴露，頭蟑螂常被描述為“笨蛋蟑螂”。俄羅斯人用兩個月的時間對這種昆蟲的精確活動和行為進行了研究，確信蟑螂機器人能夠盡可能地模擬真實昆蟲。

目前，這款機器人還不能夠裝配相機，一次只能獨立活動20分鐘。兩位設計者計劃下一步給機器人裝配一個小型便攜式相機，將活動時間延長，與此同時考慮增強其偽裝性，避免被輕易發現。

雖然這些“蟑螂”還未正式出爐，但除了民用，軍方也表示了極大的興趣，如果在未來戰場上出現它們的身影，你可不要驚訝喲！