哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第1章绪论 1.1课题来源及研究的背景和意义 人类对自然的崇拜和追求是亘古不变的，从远古时代到工业时代再到现代， 人类在生产力不断进步的同时，对仿生技术的追求也在不断发展。从最初船桨的 应用，到飞翔梦想的实现，再到现在各类仿生机器人的涌现。随着科技不断进 步，仿生所涉及的领域已经融入生活，人类也在对自然的学习过程中不断创新。 1.1.1课题来源 本课题来源于国家自然科学基金“仿生水黾机器人水面行走动力学研究”。 1.1.2课题研究的背景和意义 随着能在陆地、水下、空中以及极限环境中工作的机器人不断浮现，人类所 涉及的领域也在不断地扩展，逐渐渗透到从小到大的各个领域，但是，各领域交 界处的技术研究仍然有待于进一步的深入。介观体系与临界空间领域的研究已日 臻成熟，而水空气界面领域仍少有涉及。 水黾作为一种能够在水面自由滑行、跳跃的水栖昆虫，它在水空气界面的运 动优势吸引了越来越多的学者关注。不同于往常人们的认知，其很好地利用了表 面张力实现漂浮状态，在水面运动阻力小、效率高，这种运动形式引发了学者们 追求更极致性能的兴致。从发现超疏水性的原因到实现人工制备超疏水性材料再 到材料的应用，学者们不断接近水黾的特性并寻求超越。 作为应用的仿水黾机器人将不仅仅从材料上进行功能仿制，还将从跳跃动作 上进行模仿以实现同样的高效运动的同时根据实际应用需求进行改造，随着微型 电子元件及微细加工的发展，未来能够搭载摄像头实现侦察、探测的工作，从而 使该机器人成为一种低成本、高效率、高隐蔽性的探测机器人。 1.2仿生水黾水面跳跃机器人相关研究现状 根据课题所涉及内容，主要分为三个方向介绍课题相关研究现状。 1.2.1水面昆虫的研究现状 仿生机器人的发展均是从生物领域提取灵感的，对于生物的相关研究目前也 -1-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 1 - 第 1 章 绪 论 1.1 课题来源及研究的背景和意义 人类对自然的崇拜和追求是亘古不变的，从远古时代到工业时代再到现代， 人类在生产力不断进步的同时，对仿生技术的追求也在不断发展。从最初船桨的 应用，到飞翔梦想的实现，再到现在各类仿生机器人的涌现。随着科技不断进 步，仿生所涉及的领域已经融入生活，人类也在对自然的学习过程中不断创新。 1.1.1 课题来源 本课题来源于国家自然科学基金“仿生水黾机器人水面行走动力学研究”。 1.1.2 课题研究的背景和意义 随着能在陆地、水下、空中以及极限环境中工作的机器人不断浮现，人类所 涉及的领域也在不断地扩展，逐渐渗透到从小到大的各个领域，但是，各领域交 界处的技术研究仍然有待于进一步的深入。介观体系与临界空间领域的研究已日 臻成熟，而水空气界面领域仍少有涉及。 水黾作为一种能够在水面自由滑行、跳跃的水栖昆虫，它在水空气界面的运 动优势吸引了越来越多的学者关注。不同于往常人们的认知，其很好地利用了表 面张力实现漂浮状态，在水面运动阻力小、效率高，这种运动形式引发了学者们 追求更极致性能的兴致。从发现超疏水性的原因到实现人工制备超疏水性材料再 到材料的应用，学者们不断接近水黾的特性并寻求超越。 作为应用的仿水黾机器人将不仅仅从材料上进行功能仿制，还将从跳跃动作 上进行模仿以实现同样的高效运动的同时根据实际应用需求进行改造，随着微型 电子元件及微细加工的发展，未来能够搭载摄像头实现侦察、探测的工作，从而 使该机器人成为一种低成本、高效率、高隐蔽性的探测机器人。 1.2 仿生水黾水面跳跃机器人相关研究现状 根据课题所涉及内容，主要分为三个方向介绍课题相关研究现状。 1.2.1 水面昆虫的研究现状 仿生机器人的发展均是从生物领域提取灵感的，对于生物的相关研究目前也