韩国科研团队成功用“微型机器人”再现水黾之谜

by Kim Jonghwa

Published 22 Aug.2025 03:00(KST)

Updated 22 Aug.2025 15:13(KST)

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Aju大学教授 Ko Jesung 团队成果登上《Science》封面论文
有望广泛应用于下一代水面机器人、海洋探测和灾难救援等领域

韩国国内研究团队成功开发出世界首款能够在水面上自由移动、模仿水黾行为的超小型机器人。

科学技术信息通信部表示，Ajou大学教授 Ko Jesung 研究团队（第一作者为博士 Kim Dongjin）成功世界首创开发出一款模仿能在水面上自由机动的昆虫“波纹虫”（又称扇足水黾，学名 Ripple Bug）的超小型机器人。

Lagoaelia与仿生机器人中的生物与人工鳍结构。Lagoaelia生物照片及其鳍的微观结构电子显微镜图像。扁平带状的微观结构赋予其实现生物运动所必需的功能（上图）。模仿Lagoaelia的机器人及其类似扁平带状人工鳍的照片。该机器人能够再现生物敏捷的运动（下图）。图说及图片提供高帝成亚洲大学教授。

属于水黾科的波纹虫在足端具有扇形结构，可以瞬间展开，在急速水流中也能产生使其灵活机动的推进力。但这种结构如何在极短时间内运作，其原理此前一直未被揭示。

为阐明这一自然现象，必须实际制作出具有相同结构的机器人，并证明其能以相同方式运动。然而，既有研究仅依赖简单的足部结构或基于肌肉的机制，在实现类似昆虫的速度调节、转向、制动等复杂机动动作方面存在局限。

Ko Jesung 教授研究团队与美国加州大学伯克利分校（UC Berkeley）和佐治亚理工学院研究团队合作，最终成功开发出一款能在水面上以与波纹虫相同方式运动的超小型机器人。

研究团队利用21根绳状人工“毛”构成扇形结构，并将其应用于昆虫大小的机器人上，因为他们已确认该结构可以在水中实现强大的推进力以及灵敏的方向转换。

通过这一研究，团队揭示出：波纹虫足端的扇形结构并非依靠肌肉力量展开，而是由于与水下环境的相互作用（弹性–毛细现象），当足部进入水中时，该结构会在0.01秒内自行展开，而在离开水面后立即折叠，具备超高速自我变形的结构特性。

Ko Jesung 亚洲大学教授研究团队的研究成果于21日（当地时间）作为《Science》杂志封面论文发表。

此次研究成果更具意义之处在于，它凝结了 Ko Jesung 教授自博士阶段起，历时15年持续开展的水黾水面行为研究所积累的经验与技术。

Ko 教授表示：“本研究阐明了自然界昆虫所具备的结构智能，今后将在环境监测、救援活动以及仿生机器人工程等多个领域得到应用。”

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该研究在科学技术信息通信部基础研究项目资助下完成，并于22日（当地时间21日下午2时，美国东部夏令时间）作为封面论文发表在世界顶级学术期刊《科学》（Science）上。（论文题目：Ultrafast elastocapillary fans control agile maneuvering in ripple bugs and robots）

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。