MIT与EPFL联合开发仿海鹦水空两栖扑翼机器人,日内瓦湖完成跨介质飞行测试

打印派   2026-07-10 08:16:26

受海鹦(Puffin)在空气与水中自如切换运动模式的启发,麻省理工学院(MIT)与瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的工程师团队联合研制出一款新型“扑翼式水空两栖航行器”(FAAV)。 这款机器人重量不足300克,由中央机身、一对柔性翅膀和一个可转向尾翼构成。在日内瓦湖的实地测试中,它先是在水下潜行,随后拍动翅膀破水而出,直接飞入空中。这种从水下到空中的连贯跨介质运动,在扑翼机器人领域并不多见。

研究团队起初设想,一款能够在两种介质中运行的机器人必然需要复杂且沉重的变形机构。但自然给出了相反的证据。团队梳理了翠鸟、海燕和海鹦的生物数据后发现,体型较小的鸟类在水下和空中几乎保持相同的物理运动机构,仅仅通过改变扑翼频率来适应不同介质的阻力——海鹦在空中每秒扑翼约十次,在水下则降至每秒四次。这一发现成为FAAV设计的核心依据:不需要变形,只需调速。

MIT机械工程助理教授Raphael Zuffereye将这款机器人的最终愿景定位为低成本海洋科考工具。他描述道:“我们设想的场景是,海洋学家、海洋生物学家或沿海社区居民从船上或岸边释放这款机器人,它自主飞抵冰山、港口设施或鲸群等目标水域上空,潜入水中进行测量或采样,随后飞回并交付数据,成本仅为传统方式的一小部分,之后还能再次出动执行下一次潜水任务。”

从技术路径看,FAAV的价值在于证明了“无变形跨介质扑翼”的工程可行性。目前多数水空两栖无人机采用旋翼或固定翼设计,入水出水时往往需要复杂的折叠或推进切换机构。扑翼方案虽然在载荷和速度上不及传统构型,但其在水下的低扰动性和在空气中的灵活性,对于近距离海洋生物观测等任务有着独特优势。不过,300克的轻量机身目前尚无法搭载除基础传感器之外的更多科考载荷,续航能力和抗风浪性能也有待进一步验证。该团队下一步的工作重心很可能是提升有效载荷和作业半径,让这只“电子海鹦”真正飞出实验室,进入真实的海洋环境。


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