瑞士联邦理工学院洛桑分校与美国麻省理工学院合研水下游泳与空中飞行仿鸟机器人

维度网讯，瑞士联邦理工学院洛桑分校（EPFL）与美国麻省理工学院（MIT）的研究人员共同开发出一款新型机器人，该机器人能够在水下游泳、冲破水面并切换至飞行模式。研究团队表示，该系统模仿了潜鸟、海鹦和海燕等潜水鸟类的运动方式。相关成果已发表于学术期刊《科学》。

该机器人重量不足300克，由机身、两个柔性扑翼和一个可控尾翼构成。研究人员可通过更换不同尺寸的机翼和尾翼，分析形状、柔韧性和扑动频率对游泳与飞行转换过程的影响。机翼采用带有纳米颗粒防水涂层的薄膜制成；机身内部装有电池和一台防水电动机，通过曲轴驱动扑翼；可移动的尾翼则用于控制机器人在飞行和潜水时的倾斜角度。

在水池和日内瓦湖开展的实验中，团队测试了能够实现游泳至飞行转换的机翼尺寸、扑动频率与尾翼角度的组合。实验采用了翼展80厘米的机翼，该机翼兼具足够柔韧性以减小水下摆动幅度，同时具备足够刚性以在空中产生充足升力。机器人在水下的速度接近每秒1米，在空中约为每秒6米，两种状态下的扑动频率均为每秒约5次。

为过渡至飞行状态，机器人会采取约70度的仰角，使翼尖不与水面接触。与多数潜水鸟类不同的是，该机器人无需用腿蹬离水面。研究人员表示，这是首次有机器人仅依靠扑翼直接从水中进入空中。

该研究的第一作者、前EPFL研究员Raphael Zufferey认为，该技术可用于海洋研究领域。未来，研究人员可从船上或岸边启动机器人，在难以到达的地点采集水样或记录测量数据；随后，飞行器可将数据带回并再次投入使用。接下来，研究团队计划进一步改进机翼，使其能够额外扭转，并确保机器人在波涛汹涌和强风条件下也能可靠运行。除了在海洋研究中的应用可能，该项目还将有助于更深入地了解潜水海鸟的飞行与游泳机制。