受蝠鲼生物力学的启示，研究人员开发了一种节能的软体机器人——“蝴蝶机器人”。图片

  据最新一期《科学发展》杂志，美国北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出了一种节能的软体机器人，它的游水速度比曾经的游水软体机器人快4倍以上。这些机器人被称为“蝴蝶机器人”，由于它们的游水动作类似于人类蝶泳时手臂的动作。

  研究人员表明：“到目前为止，游水软体机器人的游水速度还不能超过每秒一个身体长度，但海洋动物，如蝠鲼，可以游得更快、更有功率。”

  受蝠鲼生物力学启示，研究人员开发了两种类型的蝴蝶机器人。其间一个是专门为速度而打造的，平均速度能到达每秒3.74个身体长度。另一个被规划成机动性很强，可以向右或向左急转弯，这种机动原型机器人速度能到达每秒1.7个身体长度。

  研究人员表明，可以用“斯特劳哈尔数”评价飞翔和游水动物的能量功率。当动物在游水或飞翔时，斯特劳哈尔指数在0.2到0.4之间时，就会呈现推动功率的峰值。此次，两个蝴蝶机器人的指数都在这个范围内。

  蝴蝶机器人的游水力来自它们的翅膀，它们的翅膀是“双稳态”的，这在某种程度上预示着翅膀有两种安稳的状况。机翼类似于卡扣式发夹。在施加必定的能量使其曲折之前，发夹是安稳的。当能量到达临界点时，发夹就会折成不同的形状，这也是安稳的。

  在蝴蝶机器人中，以发夹为创意的双稳态翅膀附着在柔软的硅胶身体上。使用者经过将空气泵入软体内部的腔室来操控机翼两种安稳状况之间的切换。当这些腔室充气和放气时，身体会上下曲折，迫使翅膀与其一同来回折翅。

  速度更快的蝴蝶机器人只要一个“驱动单元”，它操控着两个翅膀。这使得它非常快，但很难左转或右转；而机动蝴蝶机器人根本上有两个驱动单元，它们并排衔接。这种规划答应用户操作两边的机翼，或许只“敲打”一个机翼，这使它可以急转弯。

  蝶泳软体机器人的隐秘在于翅膀，这种“双稳态”的结构创意，来自于女生的发卡。发卡和运动，看似一点点没有关系，可是科研人员敏锐地发现，发卡的开合，实际上的意思便是两种不同状况的转化。在本文介绍的软体机器人中，硅胶身体胀大和缩短时，翅膀也会随之摇摆。他们开发出了两款机器人，一款速度更快，一款更为灵敏，不过比较传统机器人，它俩速度都很有优势，能习惯不同的需求。研究人员表明，这种软体机器人或许可以适用于海面油污整理和富营养化管理。

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