美機械人成功模仿潛鳥
美 子 |
| | | 
|
這款“撲翼式空水兩棲航行器”重量不足三百克
|
| | 
|
撲翼式空水兩棲航行器
|
| 美機械人成功模仿潛鳥 潛鳥、海鷗、海鸚、海燕等百餘種鳥類均可兼顧飛行與水下游動。受這類天生兼具游水與飛行能力的鳥類啟發，美國麻省理工學院與瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員研發出一款機械人。該機械人可在水下潛行，隨後通過撲動翅膀沖出水面，繼續在空中飛行，形態與行動方式和潛水鳥類高度相似。專家稱，這項研究有望催生全新一類可空水兩棲航行器，用於海洋探測。 研究人員介紹稱，這款“撲翼式空水兩棲航行器”（簡稱FAAV）重量不足三百克（約半磅），研發初衷是協助科學家研究潛水鳥類實現空水雙棲飛行的力學原理。機械人由機身、兩片可靈活撲動的機翼與可操控尾翼構成，機翼與尾翼均可更換不同尺寸的配件。研究團隊在小型水箱與當地湖泊開展多組試驗，篩選出適配的機翼尺寸、撲動頻率與尾翼傾角組合，讓機械人能夠平穩完成水下潛行、衝破水面、空中飛行的全過程切換。 研究人員解釋指出，以上研究結果有助於科學家釐清：潛水鳥類如何調整自身飛行動力學，在物理特性截然不同的空氣與水體兩種介質中移動。該設計方案同時有望催生新一代空水兩棲無人機與航行設備。研究人員設想，這類帶翼機械人可應用於海洋學研究：飛往各類水域採集樣本，而這些水域對於傳統海洋船舶而言往往風險過高、難以抵達。 據了解，這款新型機械人整體外形酷似鳥類，包含機身、雙機翼與尾翼。研究人員指出，機身內置電池與防水電機，電機驅動曲軸，帶動機翼按照預設頻率上下撲動。機翼由薄膜製成，表面覆有疏水納米顆粒，可快速排走附着水分；尾翼搭載獨立電機，可調整傾角，控制機械人上浮下潛。機翼支持更換不同尺寸規格，研究團隊製作並測試了三套機翼：小型（翼展六十厘米）、中型（翼展八十厘米）、大型（翼展一百厘米）。試驗先後在小型水箱、瑞士日內瓦湖開展。數據顯示：機翼以約五赫茲（每秒五次）的頻率撲動時，機械人水下游速接近每秒一米；保持相近撲動頻率，空中飛行速度可達每秒六米。機械人的遊動、飛行速度與撲動頻率均與真實潛水鳥類相近。團隊同時發現，若要順利從水中騰空，機械人尾翼俯仰角需調至七十度。這一較大傾角可避免機翼上抬升空時翼尖觸碰水面；若傾角過大，機械人會向後傾覆落回水中。 展望未來，研究團隊表示，終極目標是海洋學家、海洋生物學家以及沿海居民可從船隻或岸邊投放這款機械人，機械人能低空飛抵目的地區域，例如冰山、港口設施或是鯨群上方；隨即潛入水下完成測量、採集樣本，再折返傳送數據，成本僅為傳統作業方式的零頭，之後還能再次下水開展更多探測工作。 美子
|