仿生软机器人适用场景广泛,但柔性结构在移动速度上往往不及刚性设备。为提升游泳速度,北卡罗来纳州立大学研究团队从蝠鲼身上汲取灵感。
尽管蝠鲼借助巨大胸鳍能在水中“飞行”,但研究人员最终以人类蝶泳时伸展的手臂形态命名该设备为“蝴蝶机器人”[见上图]。
团队研发了两种版本:
- 高速版:专为速度设计,移动速度达每秒3.74个自身体长,显著优于传统软体机器人(通常不足1个体长/秒);
- 精准控制版:侧重精细操控,速度约为每秒1.7个体长。针对高速版转向难题,该版本增设额外驱动系统,通过交替拍打单侧机翼实现转向。
论文合著者Jie Yin表示:“此前游泳类软体机器人速度未超每秒1个体长,而海洋动物如蝠鲼游得更快且高效。我们借鉴其生物力学原理,成功开发出更快、更节能的原型机。”
该机器人通过气动管路系统使机身上下弯曲,被动带动双稳态机翼运动以产生推力。Yin指出:“不同于以往用电机直接驱动机翼的尝试,我们通过移动中央机身被动驱动机翼。这一区别简化了设计并有效降低了重量。”
目前,团队正致力于研发无需外部线缆连接、具备自主能力的软体游泳蝴蝶机器人。

