研究人员说，受水上跳跃昆虫启发的机器人群有一天可用于监视、搜救任务和环境监测。
超过1200种动物进化出了在水上行走的能力。其中包括昆虫和蜘蛛等小型生物，以及爬行动物、鸟类甚至哺乳动物等大型动物。
相对较大的动物，例如所谓的“耶稣蜥蜴”，必须以足够的力量和速度拍打水面，以防止其沉重的身体沉入水中，而被称为水黾的昆虫则足够小，它们的重量几乎完全由水的表面张力支撑——这种现象也使得水滴凝结成珠。2003年，科学家们制造了第一个模仿水黾的机器人，它能够在水面上漂浮和滑行。[有史以来最奇怪的6个机器人]
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
但直到现在，研究人员无法解释或复制水黾的一项壮举是：这些昆虫如何从水面跳跃，在水上跳得和在陆地上一样高。例如，首尔国立大学和哈佛大学的机器人学家、该研究的共同负责人高济成（Je-Sung Koh）告诉《生活科学》，从韩国首尔的溪流和池塘中采集到的、身体长半英寸（1.3厘米）的水黾平均可以在水上跳跃超过3英寸（8厘米）的高度。
现在，科学家们已经解开了这些昆虫如何完成这些惊人跳跃的秘密，并且研究人员已经制造出能够进行这种跳跃的机器人。
首尔国立大学生物机器人实验室主任、该研究的共同资深作者曹圭镇（Kyu-Jin Cho）告诉《生活科学》：“我们利用机器人技术揭示了在水上跳跃的秘密。自然生物给工程师们提供了很多灵感。”
研究人员利用高速摄像机分析了水黾在水上跳跃的情况。他们注意到，昆虫细长的、超防水的腿逐渐加速，因此水面不会过快地退去并失去与腿的接触。科学家们利用漂浮在液体表面的柔性圆柱体的理论模型发现，水黾的腿所施加的最大力始终略低于水的表面张力所能承受的最大力。
科学家们还发现，水黾会向内扫动腿，以最大限度地延长它们可以向水面施力的时间，从而最大限度地提高跳跃的总力。此外，它们的腿尖的形状是弯曲的，以适应腿向下推时在水面上形成的凹痕，从而最大限度地提高了腿所感受到的表面张力。
接下来，科学家们开发了由玻璃纤维增强复合材料制成的轻型机器人，总重量仅为68毫克（0.002盎司）——略多于三只成年家蝇的重量。利用跳蚤启发的跳跃机制，该机器人可以从水面跳跃约5.5英寸（14厘米）——大约是其身体的长度，是其身体高度的10倍。
曹圭镇说：“我们的小型机器人可以在不打破水面的情况下在水上跳跃，并且可以在水上跳得和在陆地上一样高。”
研究人员警告说，到目前为止，这个机器人只能跳一次，而且落地是随机的。在遥远的未来，科学家们希望制造出一种不仅可以重复跳跃并以可控的方式着陆的机器人，还可以携带电子设备、传感器和电池。
曹圭镇说：“这将是一项极其艰巨的任务，因为它的身体必须非常轻，才能在水上跳跃。如果还能增加游泳行为就太好了。”
科学家们在7月31日出版的《科学》杂志上详细介绍了他们的发现。
版权所有 2015 LiveScience，Purch 公司。保留所有权利。未经允许，不得发布、广播、改写或重新分发此材料。