研究人員直接在蟑螂身上放置了微小的神經控制器，將其升級成半機械化蟑螂。
「毛蟲」機器人
「毛蟲」機器人擁有數百條「腿」，能在人體內部器官表面，或者完全浸入血液和黏液中移動。
「變形蟲」機器人
仿果蠅機器人
科技前沿
全球範圍內，工程材料、計算機、生命科學等機器人基礎與前沿技術正迅猛發展，大量學科相互交融促進，使人機協作、人工智慧和仿生結構成為機器人設計的技術創新趨勢。
其中，仿生結構的微型機器人有望在醫學、行星探索和救災領域大顯身手，文中介紹的仿「毛蟲」機器人能用數百條毛茸茸的腿在人體內爬行，將藥物送入體內；仿阿米巴原蟲機器人能在沙子或鬆散巖石的多變地形上平穩行進，適用於行星探索和救災；仿果蠅機器人可完成360度翻轉等高難度動作，開闢了新型無人機的開發空間。
廣州日報全媒體記者溫俊華 編譯
獨闢蹊徑
半機械化蟑螂：
電路控制活蟑螂
與仿生機器人不同，來自美國康乃狄克大學的研究人員直接在蟑螂身上放置了微小的神經控制器，將其升級成半機械化蟑螂，這似乎是一種利用昆蟲的更簡單的方法。
研究小組在馬達加斯加蟑螂身上測試了這種裝置。據報導，這些蟑螂身長約兩到三英寸（1英寸合2.54釐米），能夠存活兩到五年。微電路通過一個小背包安裝在一隻活蟑螂身上。一直以來，研發這些裝置非常困難，因為它們必須要非常小。為安裝這種裝置，電路中的電線要與蟑螂的觸角葉相連。
當研究人員向位於觸角內的神經組織發送微弱電荷時，蟑螂會誤認為有障礙物存在。然後，蟑螂會爬向另一個方向，也就是操作者希望它前進的方向。傳向右側觸角的電荷會使蟑螂向左邊移動，反之亦然。
雖然人們以前也研發過類似裝置，但這個電路是獨一無二的，因為它包含一個先進的九軸慣性測量裝置，可以跟蹤蟑螂的旋轉和直線加速度以及前進的方向。它還能檢測昆蟲周圍的溫度。通過檢測溫度，科學家或能預測蟑螂的表現，因為溫度會對它們帶來影響。
隨著後續的研發進展，半機械化蟑螂有望應用於救災領域，幫助救援隊在無法進入的倒塌建築物中找到倖存者。
「將昆蟲作為小型機器人平臺的用處多得驚人，從搜救到國防，不一而足。我們認為，我們的微電路提供了一種更先進、更可靠的控制系統，它讓我們離將這項技術應用於現實更近了一步。」研發這種裝置的康乃狄克大學電氣與計算機工程學助理教授阿比謝克·杜塔說。
但研究人員發現，久而久之，蟑螂對人工刺激的反應變得不那麼強烈。例如，如果第一次向左觸角傳送電荷時，蟑螂猛烈右轉，那麼隨後的刺激就不會產生那麼強的效果。
「毛蟲」機器人：暢行人體內送藥
香港城市大學的研究小組通過研究數百種地面動物的腿結構，包括那些有兩條、四條、八條或更多腿的動物，特別深入研究了各種動物腿長和腿間距的比例，研發出一款擁有數百條「腿」的「毛蟲」微型機器人，它能克服不利的環境，有效地在人體內部器官表面，或者完全浸入血液和黏液中移動。
秘密武器：尖頭腿
「毛蟲」機器人的身體厚度約為0.15mm，每條圓錐形腿長0.65mm，兩腿之間的間隙約為0.6mm，腿長間隙比約為1:1。「大多數動物的腿長和腿間距的比例是2:1或1:1。所以我們決定用1:1的比例來創造我們的機器人。」研究人員沈博士說。
數百條不到一毫米長的尖頭腿是「毛蟲」機器人的秘密武器，這些腿看起來像細小的毛髮，「大大減少」了機器人與行走表面的接觸面積，從而減少了摩擦。
除了多腿設計，材料也很重要。該機器人由一種叫做聚二甲基矽氧烷的矽材料製成，這種矽材料中嵌入了磁性顆粒，通過施加電磁力就能遠程控制機器人。此外，矽材料很軟，可以很容易地切割成各種形狀和大小的機器人，適用於不同的用途。研究人員提出，這種機器人可以通過吞咽或皮膚上的開口來進入人體。測試證明，當遇到比自己的腿長10倍的障礙物時，「毛蟲」機器人可以用柔軟的可變形的腿抬起身體的一端，形成90度的角度，很容易穿過障礙物。它可以通過增加電磁頻率來提高速度。研究人員說，「毛蟲」機器人還顯示出了「非凡的」裝載能力——實驗室測試表明，它能承受比自己重100倍的重量，這一能力堪比自然界中最強大的生物之一——螞蟻。
未來或可降解
「『毛蟲』機器人具有驚人的攜帶能力、高效的移動能力和良好的穿越障礙能力，因此非常適合在惡劣的環境下使用，例如通過消化系統將藥物送到指定地點，或者進行醫學檢查。」研究人員說。
在進行動物和人體測試之前，研究團隊打算從三個方面進一步發展和完善「毛蟲」機器人，即發現一種可降解的材料，研究新的形狀，添加額外的特徵。「我們希望在未來兩到三年內製造出一種可降解的機器人，這樣它在完成藥物運送任務後就能自然分解。」研究人員說。
「變形蟲」機器人：探行星、救災皆宜
為了找到穩定與控制的完美結合，日本科學家們製造了一個類似阿米巴原蟲的機器人Mochibot，它有32條能夠單獨控制的腿（見上圖）。
Mochibot的設計基於一個叫做菱形三頭體的形狀——一個有32個頂點和30個菱形面的多面體。通過此前積累的機器人製造經驗，研究人員發現，擁有更多腿的機器人通常更容易控制。
一般來說，一個可以在任何時間向任何方向移動的機器人的理想形狀是一個球體。然而，球體的缺陷是只依賴於與地面的單一接觸點，行進方向不穩定。Mochibot在球體的基礎上做了一些改進，使其更容易控制，它的可變形性使它能夠根據地形調整與地面的接觸程度。 Mochibot的最大直徑約為1米，包括電池在內重達10公斤，有足夠的空間容納負載，各種各樣的照相機、傳感器或採樣裝置可以被集成到腿上。
Mochibot的可變形性來自可單獨控制的伸縮腿，運動時，一條伸縮腿向運動方向收縮，另一條伸縮腿同時在另一側伸展。因為每一條腿都是由三個滑動導軌組成，這使得它們的長度可以超過半米，或者收縮到不足四分之一米。
Mochibot有點類似於美國航天航空局的張拉整體機器人，張拉整體機器人需要機器學習算法來研究如何高效地運動，這讓它們的運動模式比較複雜，很難朝著特定的方向前進。與其相比，Mochibot的最大優勢在於，通過改變形狀，它可以在任何需要的方向上平穩、連續地移動。
此外，這種長腿機器人比輪式探索機器人更有優勢，而且各個方向都適合移動。設計者認為，Mochibot更擅長處理像沙子或鬆散巖石這樣的多變地形。因此，對於像行星探索或災難響應這樣的應用，Mochibot有潛力成為一個多功能平臺。下一步，科研人員將對Mochibot進行不同地形試驗，確保其能夠在斜坡上和溝渠上輕鬆地上下滾動。
仿果蠅機器人：翻跟鬥、懸停超敏捷
荷蘭研究人員設計出一種昆蟲仿生機器人，可以像果蠅一樣敏捷機動（見上圖），為開發新型無人機開闢了空間。
這個機器人重29克，翼展33釐米，充電一次可盤旋飛行5分鐘，續航裡程可達1公裡以上。機器人還可以像果蠅一樣，在遭遇危險時，以最大傾角「逃生」。
這個機器人最高飛行速度為每小時25公裡，可完成360度翻轉等高難度動作，如翻跟鬥。研究報告顯示，這種輕型機器人通過扇動翅膀來提供動力並控制方向，可懸停在某處並迅速飛向任何方向。機器人每秒扇動翅膀17次，不僅能產生足夠的升力停留在空中，還可通過翅膀運動的微小變化來控制飛行方向。