MIT與瑞士聯邦理工打造仿生飛行機器人　單對機翼實現空水兩棲自主切換

突破水空兩用機器人設計困境

麻省理工學院（MIT）與瑞士聯邦理工學院洛桑分校（EPFL）研究團隊近日宣布一項重大突破：全球首款鳥類尺寸仿生機器人問世。這款機器人打破傳統設計思維，僅需單一組機翼即可完成游泳、潛水與自主飛行三種模式的無縫切換。

傳統的水空兩用機械往往陷入結構妥協的困境：為了在水中移動效率而犧牲飛行性能，或反之亦然。MIT與EPFL的合作成果則展示了另一條設計路徑——透過對自然界生物力學的深度研究，以更精簡的機械架構實現跨介質運動。

仿生設計的核心創新

這款機器人的設計靈感源自潛鳥、鸕鶿等具備空水兩棲能力的鳥類物種。這類鳥類能夠俯衝入水狩獵，隨後再次振翅翱翔——牠們的翅膀構造已經過數百萬年的自然選擇優化。

研究團隊在工程轉化時有三個關鍵的捨棄決定：

捨棄螺旋槳設計：傳統水空兩用載具多依賴螺旋槳驅動，但螺旋槳在水中與空氣中的效率差異巨大，需要複雜的動力系統切換。

捨棄腿部或槳葉附肢：許多兩用機器人為了水中推進而增加腿部或額外划動機構，這大幅增加複雜度與重量。

捨棄摺疊機構：部分概念設計採用摺紙式機制，在模式切換時改變翼型。研究團隊認為這種可變結構反而增加故障風險與維護難度。

取而代之的是一套高度整合的單翼系統，能在不同流體介質（空氣與水）中自適應地產生推力與升力。翼面的幾何結構與物料特性，使其在兩種介質中都能達到理想的流體動力學表現。

應用前景與產業意義

此類仿生機器人的潛在應用範疇極其廣泛：

環境與海洋監測：機器人可先在水面進行空中偵察，隨後直接潛入水中採集樣本或檢查水下結構，無需往返於陸地與水面。

搜索救援：在海難、洪災等緊急情況下，可快速部署於事件現場，同時具備空中搜索與水面搜救雙重能力，大幅提升應急響應效率。

基礎設施巡檢：橋樑下部結構、水壩面板、海上風電機組等需要空水複合檢查的設施，該機器人可一次任務內完成全面巡視。

生態科學研究：以接近自然生物的形態進行野生動物監測與行為研究，能大幅降低對野生動物的行為干擾，提升科學數據品質。

後續研發與學術期待

MIT與EPFL的研究團隊目前仍在持續優化機器人的性能指標，包括續航能力、潛深限制、負載容量等參數。相關研究成果預計將發表於頂級國際學術期刊，預期將在機器人學、航空工程、生物力學與仿生設計等多個領域引發廣泛學術討論與後續研究熱潮。