研究团队介绍,该款机械人重约250克,其独特之处在于完全经由过程拍打同党即可完成水空转换,无需借助螺旋桨、腿部支撑或复杂的折叠机构。在天然界中,约有100种鸟类可以或许自如地在水陆空之间切换,经由过程潜水捕食并直接从水面起飞,而这款机械人恰是这一天然才能的初次工程化复刻。

因为水的密度约为空气的800倍,传统机械人设计极难跨越这一巨大年夜的物理阻力差。为此,研发团队采取了柔性同党设计,并实现了对拍打频率的周详控制。在水下,同党可以或许被动曲折至90度,从而明显降低电机负荷并缩短单次拍打的有效行程,其拍打频率控制在每秒0.1至6次;而在空气中,雷同的同党构造可以或许以每秒11次的频率快速拍打以保持飞翔。此外,该机械人具备中性浮力,在水中不会高低漂浮,有效节约了宝贵的电量。

今朝,该机械人尚处于实验室测试阶段,将来的研发重点将集中在自立导航、晋升海水情况适应性以及增长续航才能等方面。据悉,该机械人的制造成本约为300美元,且团队已开源了CAD设计文件。项目负责人、MIT机械工程学助理传授拉斐尔·祖费雷(Raphael Zufferey)表示,其愿景是让海洋学家、海洋生物学家及沿海社区可以或许应用这种低成本的“两栖无人机”进行情况监测、样本采集或不雅测海洋生物。相干研究成果已在威望期刊《科学》上揭橥。

最具挑衅性的环节莫过于从水面腾空而起的一刹时。为了克服阻力,机械人须要在不到一秒的时光内经由过程8至10次同党拍打敏捷跃出水面。实验注解,这一过程对情况参数请求极高:机翼须要具备适中的刚性,尾翼需紧贴机身,且起飞时的出水角度需控制在70度阁下。若角度过平,尾翼会产生阻力,若过于垂直,机械人则轻易翻倒跌回水中。

这项研究不仅展示了出色的工程设计,还为生物学家不雅察潜水鸟类供给了物理模型。研究指出,鸟类在水下紧缩翼展或许并非纯真为了节能,而是为了获得更快的速度。同时,数据显示,当单次航程跨越15.5米时,飞翔比泅水更为节能,这与鸟类在长距离移动时更偏向于飞翔而非潜水的逻辑相吻合。


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