水空两栖运动突破
研究人员公布了一种新型机器人，能够利用扑翼从水中过渡到空中，这一壮举长期以来一直困扰着工程师。该研究发表在2026年7月的《科学》杂志（第393卷，第6807期，第207-211页）上，展示了一种仿生设计，可能彻底改变搜索救援、环境监测和军事侦察领域。
机器人工作原理
该机器人使用一对扑翼，在水下和空中都能产生推力。当潜入水中时，翅膀产生向前的推进力，使机器人能够游泳。当接近水面时，它增加翅膀拍动频率以产生升力，从而突破水-空气界面并起飞。过渡时间不到一秒，模仿了飞鱼和潜水鸟类的行为。
设计与材料
原型机重仅200克，翼展30厘米。其翅膀由柔性防水膜制成，附着在轻质碳纤维框架上。一个紧凑的电机和齿轮系统控制翅膀运动，而机载电池为机器人提供长达10分钟的连续运行时间。设计优先考虑耐用性和效率，密封件保护电子设备免受水损害。
潜在应用
该机器人能够在水生和空中环境中运行，非常适合需要多功能机动性的任务。例如，它可以用于海洋监测，收集水样然后飞回基站进行分析。在搜索救援行动中，它可以游到受害者身边，然后飞越障碍物运送物资。军事应用包括隐蔽侦察，机器人可以通过水路接近目标，然后升空以获得更好的观察位置。
与现有技术比较
以前的两栖机器人依赖独立的水中和空中推进系统，增加了重量和复杂性。有些使用固定翼进行滑翔，但缺乏动力飞行。其他则需要发射机制才能离开水面。这种新设计是首个使用相同扑翼进行游泳和飞行的设计，简化了机制并降低了能耗。
挑战与未来工作
虽然机器人成功展示了从水到空的跳跃，但挑战依然存在。当前原型机只能短距离飞行，且仅限于平静水域。研究人员计划提高能源效率和在恶劣条件下的稳定性。他们还旨在扩大设计以承载更大载荷和更长时间的任务。未来版本可能集成太阳能板或能量收集技术以延长运行时间。
更广泛的意义
这一进展促进了仿生机器人学的发展，其中来自自然的教训推动创新。理解飞鱼和水鸟等动物如何在介质之间过渡，可以带来更敏捷、更高效的机器人。这项工作还突显了自主系统中多模式运动的潜力，为在挑战性环境中探索开辟了新的可能性。
结论
扑翼水空两栖机器人代表了机器人学的重要一步，提供了一种简单而有效的跨越水空边界的方法。随着技术的成熟，它可能成为科学家、急救人员和国防机构的宝贵工具。发表在《科学》杂志上的研究为这一激动人心领域的未来发展奠定了基础。
本文基于《科学》（AAAS）的报道。阅读原文。
Originally published on science.org