上一次我們談到哈佛移動微型機器人（Harvard Ambulatory Microrobot,HAMR）還是在2018年，儘管名字裡有「微型機器人」，但當時的HAMR還是有點「胖」，長約5釐米，重約3克。
然而，近日在ICRA，我們發現了一種更小尺寸的新一代成果，HAMR，叫做HAMR Jr，它的體積要小得多：體重只有之前的十分之一，0.3g。HAMR-Jr雖然很小，身長只有2.25cm，但它每秒能移動的距離可以達到大約 14 個體長（30cm），步態頻率200赫茲。
值得一提的是，即使是腿最快的昆蟲也達不到200赫茲的步態頻率。而澳大利亞虎甲蟲（tiger beetle）似乎是世界上腿最快的昆蟲，能夠達到大約2.5米/秒，也依舊無法達到HAMR-Jr的速度，只有加利福尼亞芝麻大小的一種蟎蟲的行進速度才可以和HAMR-Jr相近。100微赫茲似乎是昆蟲步態頻率的極限，因為這即將開始違背運動神經脈衝和肌肉纖維激活的生物學極限。昆蟲肌肉同步收縮的絕對最高頻率是224赫茲，產生在澳大利亞蟬的鼓膜肌肉中，這就是它用來發出蟬叫聲的地方。「同步（synchronized）」這個詞意味著你有神經衝動和肌肉在一起工作，但你也可以神經衝動和肌肉在異步工作，這需要更少的主動協調，可以繞過一些生物控制的限制。有些昆蟲利用肌肉的非同步排列來對抗性地使它們的身體以極高的頻率彎曲，通常是為了給它們的翅膀提供能量。
不管怎樣，我們再看看HAMR-Jr。這款新的微型機器人可以跑、跳、搬運物體，還可以像螃蟹一樣橫向移動，甚至可以翻動硬幣。當有效載荷達到自身質量（320毫克）時，機器人的性能變化不大，這是一個很好的指標，表明它能夠處理包括電池和一些傳感器在內的有效載荷。不過，這裡還有很大的改進空間，一些探索性的測試表明，更剛性的結構可以使HAMR-Jr的有效載荷至少達到3.5g。
關於更多細節，我們通過電子郵件與首席作者Kaushik Jayaram進行了交談，Kaushik Jayaram是博爾德科羅拉多大學機器人學和系統設計助理教授。
IEEE Spectrum：當你把HAMR-VI擴展到HAMR-Jr時，遇到的最棘手的事情是什麼？
Kaushik Jayaram：設計和製造過程是這項工作中最簡單的部分，因為我們不必對工作流程做任何更改。我們遇到的最棘手的挑戰大多是實際的。例如，我們正在快速接近商用原材料片的公差極限，裝配時材料（彈性模量）或幾何特性（厚度）或膠水的微小變化會對機器人性能產生重大影響。此外，處理小而脆弱的零件並在顯微鏡下摺疊它們需要很大的耐心和手指的靈活性。
另一個棘手的問題是保證性能。例如，使用HAMR Jr，步態頻率可以達到200hz，這對於陸地生物系統來說是前所未有的，而且我們對這些高步頻下的運動動力學沒有先驗的概念。
機器人的外觀在多大程度上影響了它的性能，你能詳細說明一下在論文中提到的潛在的「表面附著機制」嗎？
對於HAMR Jr來說，一個良好的運行表面是平坦的（低粗糙度），並且具有良好的摩擦力。HAMR-Jr的垂直腿位移大約是1毫米，表面粗糙度的順序將是具有挑戰性的。對於更大的表面特徵，機器人將有效地需要「爬升」來克服障礙。在過去，我們已經證明，被動機制，如昆蟲樣的刺或壁虎樣的粘性墊可以增加有效的摩擦。我們還演示了主動附著機制，如電粘附，可通過電調製粘附到金屬表面。我們正積極地將其作為未來的研究方向。
Photo: Kaushik Jayaram/University of Colorado Boulder/Harvard SEASThe researchers says that small robots like HAMR-Jr could help with applications in search and rescue, industrial inspection, environmental monitoring, and medicine.開發這個機器人需要什麼？
我們之前已經在HAMR-VI（即HAMR-F）中演示了電源和控制，它攜帶了所有必要的車載電子設備和0.33g的電池。同樣的電子設備也能成功地為HAMR Jr提供動力，目前HAMR Jr的有效載荷容量至少為3.5g。然而，我們相信電子設備可以變得更小。Robert Wood實驗室最近的一篇論文顯示，一個約89毫克的電子封裝可以驅動一個雙執行器機器人。我們未來也會做更多的嘗試，這是非常令人興奮的！
有沒有充分的理由讓HAMR-Jr 變小，HAMR-Jr 能變小多少呢？
對於許多實際應用，我們希望HAMR Jr更小，也更加強大。小體積在工作中用處頗多，比如深入建築中因坍塌而造成的縫隙中，還可以協助醫療，在微小的動脈上進行慎重操作。由此可見，微型機器人技術通過不斷升級，可在社會中的更多領域發揮作用。我希望在未來幾年內看到一個完全自主（包括動力和控制）和高性能版本的HAMR Jr能夠在一釐米的立方體內活動自如。
你希望看到像HAMR-Jr這樣的機器人被用來做什麼？
研究人員表示，像HAMR這樣的小型機器人未來主要會應用於4個領域：由於其小巧敏捷，可用於搜救和救援；其高度自治的特點可用來進行工業檢查；因為它具有伸縮性，可以用來協助環境監測；由於這種機器人的大小可擴展，因此也可以用於醫學。