来自 MIT 和瑞士 EPFL 的科研团队最近打破了水空界限,研发出一种既能像鸟儿一样翱翔天际,又能像鱼儿一样潜入深水的仿生机器人。不同于传统无人机依靠螺旋桨的“暴力”驱动,这款机器人模仿了海鹦(Puffin)等潜水鸟类的优雅姿态,通过振动双翼实现跨介质运动。更令人惊叹的是,它攻克了困扰工程师多年的难题:从水中直接“破浪而出”并无缝切换回飞行模式。
这种被称为 Flapping-wing Aerial Aquatic Vehicle (FAAV,扑翼式水空两栖飞行器) 的新物种,其设计灵感完全源自大自然。
众所周知,空气与水的密度存在巨大差异,这给动力系统带来了极大的挑战。通常情况下,适合飞行的动力配置在水中会显得力不从心,反之亦然。虽然真正的海鹦在潜水时会巧妙地折叠羽翼,但研究人员为了降低机械复杂度,选择了一种更聪明的方案:赋予机翼极高的灵活性。这使得机器人能够以同套动力系统,在空气中维持约 10 Hz 的高频振动,而在水中则切换为约 1 Hz 的低频拨动。

“出水”过程被公认为整个运动周期中能量消耗最高、难度最大的环节。研发团队发现,脱离水面的角度至关重要——机器人必须以大约 70 度的夹角冲破水面,才能确保成功过渡到飞行状态。为了解决载荷问题,团队摒弃了沉重的传统防水外壳,转而对每一个电子元件进行单独的防水处理。这一“黑科技”操作不仅减轻了重量,还让整个系统天然具备了中性浮力(Neutrally Buoyant),极大提升了机动性。
这一突破意味着什么?
在敏感的生态研究领域,传统的旋翼无人机噪音巨大,高速旋转的叶片更是潜在的安全隐患。相比之下,扑翼机器人更加安静、安全,对环境的干扰微乎其微。
在研究者的设想中,未来的科学家只需背着一个背包,在岸边就能部署这种机器人。它能根据 GPS 坐标飞往目标海域,潜入水中采集样本或测量数据,随后轻巧地飞回。这种“海空跨界”的硬核能力,为环境监测和海洋研究开辟了全新的低扰动路径,触达了以往单栖机器人无法企及的领域。

