提到微型機器人，哈佛大學的RoboBee想必是最早確定江湖地位的一隻。這隻出身名門、耗時10年時間研發出來的重磅機器人大小隻有一枚硬幣大，體重也只不過86毫克。但即便如此，這隻小小的微型機器人在2013年問世以來，便受到了不小的關注。
小機器人的靈感來源於蒼蠅，薄如蟬翼的翅膀每分鐘都能煽動120次。雖然這隻小昆蟲還並不完美，需要外接電源和控制線。但這一點也不影響它的受歡迎程度。因為在機器人裡它真的太小了，小到幾乎可以隱身。如果有一天丟掉後面的尾巴便可以自由自在穿梭在各個空間。飛入廢墟去搜索救援，飛到敵人看不見的地方暗中觀察……
因為有缺點RoboBee的項目負責人Robert Wood一直帶領團隊改善和進化著這隻小機器人。慢慢的機器人不僅能飛，還附帶了靜電吸附功能。它可以停留在物體的任何表面歇息，無論是光滑的平面，垂直的牆面，還是柔軟的樹葉。這新增的在空中小憩的功能讓RoboBee的電源消耗降低了1000倍，獲得了更持久的續航能力。
後來它還學會了下水。因為偵查這活多少會涉及到水下任務。在Robert Wood教授的努力下，RoboBee不僅能在空中飛翔，還能在水底自由遨遊。
但彼時的RoboBee還只會入水卻並沒有領悟出水的“真諦”。所以，就在上個月該團隊又在ScienceRobotics上發表了文章，RoboBee終於突破了表面張力，能從水底一躍飛入空中了。
從此，這隻出身哈佛的RoboBee變成了上天入水無所不能的神奇機器人。
但是，小編我今天除了要為大家介紹的，除了這隻小小的機器人，還有小機器人背後的中國學生身影。
那就是上圖這位名叫陳宇峰的小帥哥了。本科從康奈爾大學畢業之後，便一直師從Robert Wood教授，現在在哈佛做博士後方面的研究。從入哈佛至今，陳宇峰博士便一直從事RoboBee項目的項目研究。從提出撲翼流體力學在空氣和水中的相似性到撲翼機器人水下穩定性分析和出水設計，陳宇峰博士一直專注於RoboBee的總體設計，提高它的氣動效率，最大載荷和活動能力。
值得一提的是，今年RoboBee的科研成果刊登在了機器人界的著名期刊《Science Robotics》上，陳宇峰博士為第一作者。就連今年中國首篇刊登在《Science Robotics》封面的軟體機器人的文章，陳宇峰博士也和北京航空航天大學的王越平博士和楊興邦博士一起是這篇文章的共同第一作者（文力老師是通訊作者）。年紀輕輕便囊括兩篇《Science》機器人子刊文章的一作，希望陳博士今後可以做出更多優秀的成果。雖然在學術圈混了很久，看了很多擁有這種開掛人生的人，但還是不禁感嘆，他們是怎麼做到的呢！
關於機器人RoboBee最新科研成果，我們有幸邀請到陳宇峰博士為我們親自講述。關於RoboBee破水而出的點滴。
大自然有很多不容小覷的微小力量，液體的表面張力就是其中一種。它可以幫助像水黽這樣的水上生物練就一身水上漂的神奇武功。也可以阻止像RoboBee這樣的小機器人破水而出。據瞭解，新版本的RoboBee重量約為175毫克，而液體的表面張力是機器人重量的10倍以上，為其最大升力的3倍。之前的研究證明鋒利邊緣的撞擊，親水圖層，及表面活化劑能大大降低水的表面張力促進機器人潛入水裡，但如何從水裡返回到空中，仍然存在問題。
陳宇峰博士提供的從水裡拉出RoboBee所需要的力
於是Robert Wood團隊想到了一個辦法——靠電解水產生的氣體提高RoboBee的浮力。
誰都沒有想到，這個小時候化學課本里就學到的最簡單的化學方程式，卻成為RoboBee浮出水邊的動力之一。機器人身上新增加的電解板在水中產生的氣體能夠增加機器人的浮力，將翅膀從水中推出漂浮在水面上。在這個過程中，表面張力可以使得蜜蜂機器人在水裡和水面保持穩定。
電解板電解水的過程
而電解水更有利的一點是，它產生的氣體一個是可燃氣體氫氣，一個是助燃氣體氧氣。他們將這些氣體收到RoboBee的中央氣體收集器中。當機器人浮到水面上時，一個小小的火花便能點燃收集室裡的氣體，給RoboBee一個瞬間的推力，讓它跳躍出水面。
感覺像是一個無汙染的微型火箭
可能幫助RoboBee突破水面的知識點並不是什麼神奇的發現，只是很多日夜苦思冥想之後的突然領悟。而且因為受尺寸的限制，它身上沒有多餘的空間安裝複雜的傳感器和其他指令系統，所以儘管RoboBee可以上天入水自由翱翔，卻還不能被遠程控制，還需要受一根絲線的控制。但相信陳博士更多的奇思妙想最終能讓RoboBee走出實驗室，走進更高大上的機器人之旅。
用一套翅膀和壓電發動裝置實現空氣中和水下的運動，在水下進行高效率的電解，在儘量低的電壓下（250V）點燃氫氧混合氣體，保持穩定的出水和起跳姿態，以及降低爆炸對機器人結構的影響，都是這項研究解決的重要問題。值得一提的是，陳博士利用激光加工的技術設計並製造了高精度的電解和打火器件，同時把它們的總重量保持在7毫克以下。這種對複合及金屬材料的機密加工能力不僅僅可以應用在微型機器人上，也可以和軟體機器人的技術相結合。在和文力老師合作的《Science Robotics》研究中，那些提高摩擦力和吸附能力的微型魚刺也正是運用相似的工藝由激光加工碳纖維材料而成。
陳宇峰博士在哈佛大學官網發佈相關新聞時曾表示，“我們希望，RoboBee在自身重量和水面張力的協調錶現可以給之後多功能微型機器人設計帶來啟發，也希望這款RoboBee蜜蜂機器人未來可以移動到複雜的地形去幫我們執行各種任務。”大講堂在這裡也期待看到RoboBee實際應用的一天。
陳博士還表示期望通過大講堂的平臺，在國內找到更多的合作者。共同探討、學習與提高。各位大講堂粉絲如果有需要和陳博士溝通可以直接同陳博士發郵件，郵箱地址為[email protected]。
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