受魔鬼鱼启发，科学家开发出迄今游泳速度最快的软体机器人

受魔鬼鱼的启发，北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种节能的软机器人，它的游泳速度比以前的游泳软机器人快4倍多。这些机器人被称为“蝴蝶机器人”，因为它们的游泳动作类似于人在蝶泳中手臂的运动方式。

这篇论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授杰因(Jie Yin)说:“到目前为止，软体机器人的游泳速度还没有超过每秒一个体长，但魔鬼鱼等海洋动物可以游得更快，效率更高。我们想从这些动物的生物力学中学习，看看我们能否开发出一种更快、更节能的软体机器人。我们开发的原型表现特别好。”

研究人员开发了两种蝴蝶机器人。一种是专为速度打造的，平均速度可以达到每秒3.74个身长。第二种设计的机动性很强，可以向左或向右急转弯。这个原型可以达到每秒1.7个身长的速度。

论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学最近的博士毕业生Yinding Chi说:“研究空气动力学和生物力学的研究人员使用一种叫做Strouhal数的东西来评估飞行和游泳动物的能量效率。动物游泳或飞行时，斯特劳哈尔数在0.2-0.4之间，推进效率达到峰值。我们的两个蝴蝶机器人的斯特劳哈尔数都在这个范围内。”

机器人的游泳动力来自它们的翅膀，它们的翅膀是“双稳态”的，也就是说翅膀有两个稳定的状态。机翼类似于纽扣发夹，发夹的初始状态是稳定的，除非施加一定的能量。当能量达到临界点时，发夹会弯成不同的形状，这种状态也是稳定的。

在蝴蝶机器人中，受发夹启发的双稳态翅膀附着在柔软的硅树脂身体上。空气被注入软件内部的空腔中，以控制机翼在两种稳定状态之间的切换。当这些腔室充气和放气时，机身会上下弯曲，迫使机翼前后摆动。

机器人只有一个“驱动单元”软件来控制它的两个翅膀，这使它非常快，但很难向左或向右转弯。可控蝴蝶机器人具有两个并排连接的驱动单元。这种设计允许用户操纵两个机翼，或者只“拍打”一个机翼，这就是它能够急转弯的原因。

“这项工作是一个令人兴奋的概念证明，但它有局限性。最明显的限制是，目前的原型机器人由一根细长的管道束缚，我们用它向中央机构泵入空气，”杰因说。目前正在努力开发无系绳自动版。"

IT之家了解到，相关成果已经发表在最近的《科学进展》杂志上。