（示意圖/取自pixabay）
仿生機器人越來越成為機器人領域的一個研究熱點了。
2013年，哈佛大學微型機器人實驗室研究人員，仿照「小強」打造了一款四足微型機器人HAMR，其重約3g、長約5公分，體積與現實生活中的蟑螂相似。
四足「小強」移動的畫面放慢20倍就是這樣的。
近日，在機器人領域頂會ICRA 2020（IEEE International Conference on Robotics and Automation，國際機器人與自動化會議）上，研究團隊介紹了更為迷你的升級版HAMR-Jr，其重量僅為HAMR的十分之一，還沒有現實中一隻蟑螂的腿高，是當前最小、速度最快的昆蟲仿生機器人之一。
前所未有的「四足小強」
實際上，HAMR是Harvard Ambulatory MicroRobot（哈佛行動微型機器人）的縮寫，這款機器人靈活、體積小的特點通過其名字便可略知一二。
在2013年推出HAMR之後的幾年，研究團隊曾不斷基於HAMR嘗試技術突破。
比如，2018年研究團隊設計了會踩電門的「小強」 HAMR-E。簡單來講，HAMR能夠自己深入自己體內，檢查部件工作是否正常。不過，當時的HAMR-E品質、體積與HAMR差距不大，有點像是功能優化。
而ICRA 2020上公布的HAMR-Jr相比此前的更新，可以說是前所未有。
那麼我們來看看HAMR-Jr的相關參數。
根據上面的動圖就能發現，HAMR-Jr依然沿襲了四足設計，在外形上與HAMR差距不大。
不過，HAMR-Jr最大的變化就在於體積：重320毫克，長2.25公分。HAMR-Jr可謂是小而靈活，能小跑、前屈、跳躍、搬運重物，還能像螃蟹一樣橫著走。
HAMR-Jr獨立驅動自由度為8。另外，通過壓電致動器的驅動，HAMR-Jr可以以每秒14個身長（30公分）的速度移動，平均步頻和最佳共振點為200 Hz，最高近300Hz。
值得一提的是，由於受到運動神經衝動和肌肉纖維啟動的生物極限制約，自然界中昆蟲步頻最快也無法達到200Hz。這一點正如論文合著者之一、科羅拉多大學波德分校Kaushik Jayaram所說：「HAMR-Jr 的步頻可以超過200 Hz，這在陸地生物系統中是前所未有的，而且這種高步頻下的運動動力學研究也是前所未有的。」
另外，HAMR-Jr還有一項指標值得關注，在有效載荷達到其自身品質（320毫克，比如電池和一些感測器）的情況下，其性能變化不大。
不過，這裡也有一定的改進空間。
雷鋒網瞭解到，一些探索性試驗表明，HAMR-Jr的有效載荷至少達3.5克。
再來看看HAMR-Jr的製造過程。
通過印刷電路微電子機械系統（PC-MEMS）製造工藝，機器人零部件被蝕刻成2D片，再通過靈活的鉸鏈進行連接，形成3D結構。通過縮小2D蝕刻片、致動器和板載電路，在功能不變的前提下，機器人的體積得以縮小。
能上太空，也能探索地下
據悉，這一研究得到了DARPA（美國國防高級研究計劃局）的支持，與此同時，另一項仿生微型機器人研究項目，更是獲得了美國國防部53.8萬美元的資助。
這一項目名為「人類自動化、信任和依賴研究的群體合作平台」（Human Swing Teaming Team Platform for Research in Human in Human Automation Trust and Reliance），由加州州立大學北嶺分校機械工程教授Nhut Ho領銜。
實際上，這一項目的合作成員也都實力不凡，可以說是強強聯合—NASA噴氣推進實驗室、擁有網紅機器人的波士頓動力公司、英特爾、加拿大機器人公司Clearpath Robotics、德國機器人公司Telerob、位於矽谷的雷射雷達公司Velodyne，和位於洛杉磯的軍用級戰術MIMO無線通訊開發商Silvus Technologies。
雖然項目還在進行當中，具體成果尚未可知。但在加州州立大學北嶺分校的網站上，Nhut Ho公開了其想法，將仿造昆蟲製造機器人。「我們從螞蟻和蜜蜂身上得到了啓發，它們能自我組織。應對不同任務，它們會採取最佳的解決方案進行團隊合作，即使出現了團隊成員失敗的情況，任務依然可以完成。」
Nhut Ho還有一個頭銜：NASA旗下的STEAMH自主技術研究中心創始主任。STEAMH一詞由科學、技術、創業、藝術、數學和人文學術幾個英文單詞的首字母組成，這也代表著該研究中心的跨學科研究方向。
正因如此，這一項目旨在研發的機器人，不僅將關注諸如搜索救援、採礦或一些極端環境中的陸地應用，也將用於NASA的行星探索。
對此，Nhut Ho 表示：「要探索火星表面和空洞，一群微型機器人將比大型機器人單槍匹馬地完成任務更為有效。」
與此同時，由於項目合作夥伴之一NASA噴氣推進實驗室的一個團隊，曾在DARPA「地下挑戰賽」中獲得過第一名，在自動快速地繪制、導航和搜索地下環境方面有很好的基礎，因此這一項目最終設計的機器人，也將會在地下場景中有所應用。
而上文提到的HAMR-Jr其實也有相似的用途，正如Kaushik Jayaram 在接受IEEE採訪時所說：「我希望看到像HAMR-Jr這樣的微型機器人產生積極的社會影響，我設想的途徑主要有四個：搜索救援、高價值資產檢查、環境監控以及藥物方面的輔助。」
由此可見，一方面，研究人員在微型仿生機器人領域不斷探索、追求極致；另一方面，機器人的實際應用場景也不斷被拓寬。
本文為雷鋒網授權刊登，原文標題為「史上最小、速度最快機器人！哈佛出品的 2 釐米「四足小強」來了」