平板蟲啟發的機器人靈活地穿越雜亂的水面

游泳機器人在測量污染、研究水生生態系統和監測水質方面非常重要，特別是在珊瑚礁或湖邊等敏感區域。然而，許多設備使用吵鬧的螺旋槳，這可能會打擾或傷害野生動物。而且，這些環境中的自然雜物，包括植物、動物和垃圾，也對機器人游泳者構成挑戰。

現在，瑞士洛桑聯邦理工學院 (EPFL) 的柔性傳感器實驗室和不穩定流動診斷實驗室，以及馬克斯·普朗克智能系統研究所的研究人員，開發出一種緊湊且多功能的機器人，可以在狹小的空間中靈活移動，並運輸比自己重得多的物品。這個比信用卡還小、重6克的靈活游泳機器人，非常適合在空間有限的環境中使用，比如稻田，或用於檢查水上機器。這項研究已發表在《科學機器人學》期刊上。

EPFL柔性傳感器實驗室的負責人赫伯特·謝（Herbert Shea）表示：「在2020年，我們的團隊展示了自主的昆蟲規模爬行機器人，但製作無繩的超薄水下機器人是一個全新的挑戰。我們必須從頭開始，開發更強大的柔性驅動器、新的波動運動策略和緊湊的高壓電子設備。」

迷你電子設備實現自主操作

與傳統的螺旋槳系統不同，EPFL的機器人使用靜音的波動鰭進行推進，這些鰭受到海洋扁蟲的啟發。這種設計，加上它的輕量，使得機器人能夠漂浮在水面上，並與自然環境無縫融合。

前EPFL研究員弗洛里安·哈特曼（Florian Hartmann）解釋說：「我們的設計不僅僅是複製自然；它超越了自然生物所能達到的。」

通過以每秒10次的速度擺動鰭，這個機器人可以達到每秒12公分（相當於其身體長度的2.6倍）的驚人速度。機器人還利用四個人工肌肉來驅動鰭，實現前進、轉向、以及受控的向後和側向游泳。

為了驅動這個機器人，研究人員開發了一個緊湊的電子控制系統，能以低功率500毫瓦提供高達500伏特的電壓給機器人的驅動器，這比電動牙刷的功率少四倍。儘管使用高壓，但機器人的低電流和屏蔽電路使其在環境中完全安全。光傳感器充當簡單的眼睛，使機器人能夠自主檢測和跟隨光源。

研究人員希望這個機器人能在生態研究、污染追蹤和精準農業等領域發揮作用。接下來的步驟是創建一個更堅固的平台進行現場測試。

哈特曼說：「我們的目標是延長操作時間並增強自主性。這個項目所獲得的基本見解不僅將推進生物啟發機器人的科學，也將為與自然和諧共存的實用、類生命機器系統奠定基礎。」