荷蘭台夫特大學「飛鼠無人機」問世：全身變形飛行，顛覆仿鳥設計主流思維

飛鼠啟發的全新仿生無人機

荷蘭台夫特理工大學（Delft University of Technology）研究團隊打造了一架名為「SquirrelDrone」的無人機，能夠像飛鼠一樣在飛行過程中改變整個機身形狀。這架飛行器可以伸展四肢、彎曲脊椎、擺動尾巴，並讓一層柔軟的類皮膚薄膜在氣流中自然變形，藉此實現轉向操控，完全不需依賴傳統的剛性機翼與獨立控制面。在風洞測試與戶外飛行中，這種全身變形設計被證實能同時顯著提升靈活性、機動性與穩定性。

為何選擇飛鼠而非鳥類？

過去數十年來，仿生無人機研究幾乎清一色以鳥類為師——從可變形羽翼到撲翼飛行器，鳥類一直是最主流的仿效對象。但台夫特團隊刻意走了一條不同的路，他們研究的是滑翔哺乳動物，也就是飛鼠和鼯猴等沒有羽毛、完全依靠皮膚與骨骼來操控飛行的動物。

台夫特大學航空工程學院副教授 Salua Hamaza 指出：「數十年來，仿生無人機研究主要聚焦於模仿鳥類飛行——可變掠角與扭轉的變形翼、拍翅動作或羽毛結構。但滑翔哺乳動物以截然不同的方式實現飛行控制，牠們將整個身體作為一個整合的氣動力系統來變形。」

這項研究成果已發表於同行評審期刊《Nature Communications》，SquirrelDrone 是史上第一架以嚴謹的空氣動力學量測數據，證明全身變形飛行優勢的機器人。

三大仿生設計核心

SquirrelDrone 複製了滑翔哺乳動物在空中的三項關鍵動作：

1. 協調式前後肢運動：重塑整體飛行體的外形
2. 脊椎與尾巴運動：持續改變翼面的姿態與方向
3. 被動式柔性薄膜：模擬飛鼠的翼膜（patagium），在氣流中自動變形，依需求增加升力或阻力

這三者結合，打造出一具真正的「全身變形飛行體」，而非傳統固定翼加上獨立舵面的設計。

四代原型機與嚴格測試

由於這架無人機在飛行過程中會持續改變機身形狀，無法用傳統固定翼飛行器的標準方式來評估，因此測試過程相當特殊。

台夫特大學博士候選人 Liming Zheng 表示：「因為這架無人機在飛行時會改變整個機身形狀，我們無法像評估傳統固定翼飛行器那樣來測試它。我們開發了四個原型版本，結合了多輪風洞實驗與室內、室外飛行測試。這是一個極具挑戰的過程，但對於將生物概念轉化為可運作的機器人系統而言不可或缺。」

測試在該校的開放式噴流風洞以及室內外環境中進行，三項通常互相矛盾的飛行特性都獲得了改善：

• 靈活性（Agility）：變形機身能實現快速旋轉與飛行中即時重新定向
• 機動性（Maneuverability）：協調的機身構型變化支援更銳利的轉彎與更陡峭的拉升軌跡
• 穩定性（Stability）：被動式薄膜變形加上尾巴與機身變形提升穩定性，而協調式肢體變形更進一步增加滾轉穩定性

讓這三項性能同時提升才是最值得關注的成果。一般飛行器上，提高靈活性通常要犧牲穩定性，設計師必須在兩者間取捨。而能隨時重塑自身的機身則鬆開了這個限制——這正是飛鼠能在同一次滑翔中既靈敏又穩定的原因。

柔性變形指向未來無人機新方向

研究人員認為，這些發現為依靠柔軟可變形結構、而非剛性機體與離散控制面的飛行器開闢了新路徑。這類無人機可能更具適應性、更高效率、更強韌性，能在充滿障礙的複雜環境中自由切換穩定滑翔與急速機動。

值得注意的是，這並非唯一一個以飛鼠為靈感的團隊。2025 年 4 月，韓國浦項科技大學（POSTECH）也發表了一款搭載可折疊矽膠翼的飛鼠無人機，但那是將飛鼠概念作為四旋翼的附加模組。台夫特的設計則徹底不同——飛鼠原理不是附加功能，而是整個機體架構。兩個頂尖實驗室從不同方向切入飛鼠概念，顯示哺乳動物滑翔設計空間正成為一個值得深耕的領域。

從實驗室到實際任務的挑戰

不過，這項研究目前仍處於實驗階段。全身變形的機械結構複雜，製造和維護難度明顯高於傳統剛性機體。這種複雜度能否在風洞之外證明其價值，以及最先應用於哪個場景，論文並未作出定論。

該實驗室的整體研究方向指向輕量化無人機，適用於環境監測及人群周遭安全操作等場景——在這類情境中，「靈活加溫和」比純粹的載重能力更有價值。從穩健的實驗數據到真正可部署的無人機，中間的工程之路仍然漫長，但全身變形的空氣動力學優勢已獲得實證，這無疑為仿生無人機設計增添了一項全新的有力工具。

資料來源：Delft University of Technology。研究論文：Zheng, L., van Zuijlen, A. & Hamaza, S., "A squirrel-inspired drone with enhanced stability, agility and maneuverability via whole-body morphing," Nature Communications (2026)。

---

原文來源： 查看原文