维度网讯，麻省理工学院（MIT）和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的工程师设计了一款能在水下游泳并拍动翅膀跃出水面飞行的机器人，其行为与潜水鸟相似。这款名为“扑翼式空中-水下飞行器”（FAAV）的机器人重量不足300克，旨在帮助科学家研究潜水鸟在空中和水中的飞行力学机制。该机器人由中心机身、两个柔性扑翼和可转向尾翼组成，机翼和尾翼可根据需要更换不同尺寸。
在小型水池和瑞士日内瓦湖进行的实验中，工程师确定了翼展尺寸、扑翼频率和尾翼角度的组合，使机器人能够从水中游泳平滑过渡到冲破水面飞入空中。研究成果发表在《科学》（Science）杂志上。麻省理工学院机械工程助理教授拉斐尔·祖弗里（Raphael Zufferey）表示，这项设计可能有助于理解潜水鸟如何调整飞行力学以适应空气和水这两种介质，也可能催生新型空中-水下无人机和交通工具。祖弗里是这项新研究的主要作者，合著者来自EPFL和华盛顿州贝灵汉的西北印第安学院（Northwest Indian College）。研究人员设想，海洋学家、海洋生物学家和沿海社区成员可从船上或岸边发射这种带翼机器人，飞抵危险水域附近，如冰山或鲸群上方，潜入水中采样后再飞回传输数据，成本远低于传统方法。
研究团队查阅科学文献汇总了海鹦、海燕、翠鸟等潜水鸟的数据，发现较小鸟类空中扑翼频率约每秒10次，水中约每秒4次。基于此，团队开发了扑翼频率与真实潜水鸟相似的机器人。机器人的机身装有电池和防水电机，驱动曲轴以预设频率上下推动涂有疏水纳米颗粒的薄膜机翼，尾翼可改变角度辅助飞行。研究人员制作并测试了小号（宽60厘米）、中号（宽80厘米）和大号（宽100厘米）三组机翼。测试中，机器人被置于水下约半米深处，机翼以特定频率扑动，尾翼以特定角度倾斜。结果显示，使用中号机翼飞行时，机器人能可靠地飞行、游泳并在水空之间过渡，且机翼需兼具柔韧与坚固。
机器人以约5赫兹频率扑翼时，水中速度近每秒1米，空中速度约每秒6米，与真实潜水鸟相似。要实现水空跃迁，机器人需以70度角俯仰，使机翼尖端不触及水面。研究还发现，这种尺寸组合使机器人无需像海鹦等鸟类那样用脚划水即可出水飞行。未来团队将改进机翼设计增加转向功能，并测试湍流条件下的性能，最终希望部署该飞行器助力海洋科学研究。这项工作部分得到了玛丽·斯克沃多夫斯卡-居里行动（Marie Skłodowska-Curie Actions）奖学金的支持。
