昆蟲，無論它們是爬行還是飛翔，都生活在一個艱苦困頓的世界里。誰不曾踩到過一只蟑螂，然而抬起腳卻看到這種動物一躍而起并迅速跑到門縫下逃之夭夭。如今，研究人員正在學習這些生物是如何做到彎曲而不被折斷的。
這項研究的結(jié)果遠非解釋為什么蟑螂很難被殺死那么簡單。通過模擬賦予昆蟲外骨骼和翅膀恢復力的剛性及柔性部分，生物機械學家正在制造更加強健的機器人。這種新型機器人可抗壓、降低身形、鉆入縫隙，今后或許可以用于救災探測。
蟑螂具有極強的生命力。蟑螂在實驗室測試中受力相當于體重900倍，卻不會受傷。其中美洲種屬蟑螂的行進速度能達到每秒近1.5米，相當于其身體長度的50倍。
“在這些昆蟲中經(jīng)常會發(fā)生彎曲卻不會被折斷的情況。”美國哈佛大學機器人專家robertwood說，“我們正在做著相同的事情，那就是看看能否讓我們的機器人也具有類似的魯棒性。”
直到最近，為了應對艱難而混亂的世界，大部分的工程師還是通過讓機械堅硬和強健抑或足夠敏捷從而規(guī)避危險?，F(xiàn)代汽車則包含了第三種方法——它們通過扭曲，犧牲結(jié)構(gòu)從而保護乘坐者來吸收撞擊。
“大自然想出了一個我們沒有的策略。”亞特蘭大市佐治亞理工學院機械工程師davidhu說，“那就是，折疊……然后繼續(xù)前進。”
為了搞清蟑螂如何實現(xiàn)這一點，加利福尼亞大學伯克利分校綜合生物學家robertfull與博士生kaushikjayaram哄誘昆蟲通過很小的狹縫或緊縮的隧道，同時用一臺高速視頻攝像機對這一過程進行了拍攝。研究人員同時還在昆蟲身體的不同部位放置了最多100克的重物，從而觀察這些動物是如何“崩潰”的。
full和jayaram發(fā)現(xiàn)，美洲大蠊（periplanetaamericana）身處兩塊“夾板”之間，當甲板間隔大約1.27厘米、與“身高”相當時，蟑螂自由行走；間隔調(diào)整為0.6厘米、遠低于身高時，蟑螂依然全速行進；當間隔僅為0.25厘米，它們會在夾板之間擠壓自己的身體，強行通過。
jayaram認為，在狹小空間或縫隙內(nèi)，蟑螂的腿腳受朝向限制，無法正常發(fā)揮作用，移動時不得不利用身體其他部位。具體而言，處于受擠壓狀態(tài)時，蟑螂憑借脛節(jié)上帶有感知能力的刺毛，與夾板摩擦，推動自己。
蟑螂的外骨骼和昆蟲的翅膀為機器人的設計帶來了靈感。jayaram如今制造了一個75毫米高的機器人，取名cram。當受到上下擠壓時，cram的“腿腳”可以向兩側(cè)張開。只是，與蟑螂相比，這一機器人受擠壓能力大為遜色，高度只能降低至正常“身高”的一半。
這種機器人的制作工藝類似于手工折紙，簡單且成本低廉，目前由加州大學伯克利分校下屬一家企業(yè)制作成套件，供機器人愛好者自行組裝。
full和jayaram在美國《國家科學院院刊》發(fā)表論文稱，在龍卷風、地震和爆炸等場合，現(xiàn)有絕大多數(shù)機器人無法進入廢墟，而柔性機器人可通行無阻，幫助探知所處區(qū)域是否穩(wěn)定和安全，發(fā)現(xiàn)幸存者所在位置，確定救援人員進入路徑。
full說，昆蟲無所不在，可以說是地球上“最成功的動物”，借鑒昆蟲可以讓機器人具備類似的能力；借鑒蟑螂的機器人只是原型，卻顯示沿著一個新方向開發(fā)柔性機器人的可行性。
hu為這種源自昆蟲的設計而喝彩。“真高興能夠看到越來越多這樣能夠承受潛在損害的機器人問世。”至于說如何才能干掉一只蟑螂，jarayam建議，把你的鞋拍得狠一點，并且小點聲。
