据外媒报道，北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）等机构的研究团队打破他们以往创建的最快游泳软体机器人纪录。研究人员从蝠鲼身上汲取灵感，从而提高其控制机器人在水中运动的能力。

（图片来源：北卡罗来纳州立大学）

北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程副教授Jie Yin表示：“两年前，我们展示了一款水上软体机器人，其平均游动速度可达每秒3.74个身体长度。通过对该设计进行改进，新型软体机器人更加节能，可达到每秒6.8个身体长度的速度。此外，之前的模型只能在水面上游泳，而新型机器人能够在整个水柱中上下游动。”

这种软体机器人具有与蝠鲼相似的鳍状物，由一种在鳍张开时很稳定的材料制成。这些鳍片连接到灵活的硅胶体上，胶体内包含一个可以泵送充满空气的腔室。给气室充气会使鳍片弯曲，类似于蝠鲼拍打鱼鳍时的下冲行程。当空气从气室中排出时，鳍片会自发弹回其初始位置。北卡罗来纳州立大学博士生Haitao Qing表示：“将空气泵入腔室会将能量引入系统。如果要使鳍片恢复到稳定状态，释放空气也会释放鳍片中的能量。这意味着只需要一个执行器即可为机器人提供动力，从而实现更快速的驱动过程。”

研究人员探讨蝠鲼的流体动力学，对于控制软体机器人的垂直运动也发挥了关键作用。弗吉尼亚大学（University of Virginia）博士生Jiacheng Guo表示：“我们观察了蝠鲼的游泳动作，并能够模仿这种行为，以控制机器人是朝水面游动、向下游动，还是保持其在水柱中的位置。蝠鲼游泳时会产生两股水流，从而推动它们向前。蝠鲼通过改变游泳动作来改变其轨迹。我们采用类似技术来控制游泳机器人的垂直运动，并仍在探索能够精细控制横向运动的技术。”

加州大学河滨分校（University of California, Riverside）机械工程助理教授Yuanhang Zhu表示：“模拟和实验表明，这种机器人产生的向下喷射比上升射流更强大。如果机器人快速拍打鳍片，它就会上升。但是，如果降低驱动频率，机器人就可以在拍打鳍片的间隙略微下沉，因此它可以向下俯冲或在同一深度游泳。”

Qing表示：“另一发挥作用的因素是，研究人员利用压缩空气来为机器人提供动力。这具有重要意义，因为当机器人的鳍片静止时，气室是空的，从而降低机器人的浮力。当机器人缓慢拍打鳍片时，鳍片大多处于静止状态。换句话说，机器人拍打鳍片的速度越快，气室处于充满状态的时间就越长，从而使机器人的浮力更大。”

研究人员通过两种不同的方式展示了这种软体机器人的功能。首先，一次迭代机器人能够穿越在水箱表面和底部排列的一系列障碍物。其次，研究人员证明该无缆机器人（untethered robot）能够在水面上拖运有效载荷，包括其自身的空气和电源。

Yin表示：“这是一个高度工程化的设计，但基本概念相当简单。只需单个驱动输入，这种机器人就可以在复杂的垂直环境中导航。现在，研究人员致力于改进横向运动，并探索其他驱动模式，这将大大增强该系统的功能。我们希望保留优雅简洁的设计并实现这一点。”