海鳥機器人來了！MIT 開發微型兩棲機器人，免折疊機翼就能水空切換，還能監測海洋生態
MIT 成功研發革命性的兩棲機器人，這款仿生機器鳥運用單一機翼即可在水空介質切換，實現一秒破水飛天的壯舉。這套兩棲機器人系統拋棄繁瑣結構，藉由極致的機翼設計，讓機器鳥能高效執行海洋監測…
美國麻省理工學院（MIT）的科研團隊近日成功研發出一款以潛水海鳥為靈感的全新「微型兩棲機器人」。這款機器鳥最重大的突破在於，它能使用同一套機翼在空中翱翔與在水下前行，且在水空介質切換時，完全不需要搭載任何額外的機械結構或多餘硬體，在不到一秒的時間內即可實現從水下到空中的跨界躍遷。
擺脫海鳥雙足蹬水束縛，大膽減法設計實現高能效轉換
這項發表於國際頂尖期刊《科學》（Science）的成果，出自 MIT 機械工程師 Raphael Zufferey 的研究團隊。在自然界中，諸如海鸚（Puffin）等潛水海鳥能完美適應空氣與水流這兩種物理特性截然不同的介質。Zufferey 表示，從機器工程學的角度出發，要在兼顧極輕重量的前提下，設計出一套在水空兩端都能保持高效率的機翼，過去幾乎被視為不可能的任務。
這款兩棲機器人重量僅約 0.23 公斤，翼展將近 0.9 公尺。為了降低機械複雜度，團隊在結構上做了極致的減法。
首先，它完全捨棄了雙腿結構。自然界的海鳥在起飛時往往需要靠雙腳在水面蹬踏蓄力，但這會增加伺服馬達的重量。團隊改為透過最佳化機翼的拍打頻率，直接靠機翼自身的推力破水而出。
其次，機翼並未使用繁瑣的折疊關節，而是藉由提升材料的靈活性來解決阻力問題。機翼採用半透明的尼龍織物搭配碳纖維支架加固，具有極佳的柔韌性。在空中飛行時，機翼每秒拍動 5 至 6 次；而當需要從水中飛起時，馬達會將拍動頻率瞬間拉升至每秒 10 次，產生強大的破水升力。
零密封開放式機身，單單零件防水在日內瓦湖成功實測
除了機翼外，這款機器鳥的機身設計也十分奇特。它採用了完全開放式的骨架設計，內部線路直接暴露。研究人員並非將整個機身做防水密封，而是對每一個電子零部件單獨進行奈米級防水塗層處理。
Zufferey 解釋，這種開放式設計能讓水流自由充滿整個機架，不僅大幅減輕了起飛時的積水負擔，還能在水下提供自然的中性浮力，防止機器人在水流中盲目漂移或快速下沉。
在瑞士日內瓦湖進行的實地測試中，這款兩棲機器人展現了令人驚嘆的效能：水面僅激起微弱的波紋，機器人便在不到一秒的時間內破水飛出，直接轉入平穩的空中飛行。
波特蘭大學動物運動學專家 Glenna Clifton 對此讚譽有加，認為這款機器人不僅是工程學的突破，更是一個極佳的科學工具，有助於人類理解海鳥的生物動力學。目前該機器鳥單次充電可飞行約 6.4 公里，或在水下前行約 1.6 公里，未來非常適合用於監測沿海生態、追蹤藻華爆發以及進行海洋生物的無感觀測。