楓樹的種子帶著一片「翅膀」,從樹上掉下來時會像竹蜻蜓一樣旋轉,慢慢飄落。新加坡科技設計大學(SUTD)的研究團隊從這個現象得到靈感,做出一台可以從飛機或無人機上直接丟下來的機器人:它會像楓樹種子一樣旋轉減速、輕輕落在水面,接著自己翻正,再把翅膀當成船帆,靠風力在水上自動航行。研究已發表在期刊《科學機器人》(Science Robotics)。

圖片來源:SUTD(EurekAlert!)
同一對翅膀,空中減速、水上當帆
這台機器人叫「ALBATROSS」(信天翁),名字是「空投式浮力自轉帆船感測器」的英文縮寫。它的設計重點是一對硬式翼帆:下降時,翼帆會被動地像楓樹種子一樣自轉,產生升力讓它慢下來,所以不需要降落傘或另外的著陸裝置;落水後,同一對翼帆就變成船帆,再加上模仿魚尾的舵來控制方向。
整個系統只用了 3 個致動器和 3 個導航感測器,其他同類的空中與水上兩用平台通常需要 6 到 8 個致動器。第一作者在新聞稿中說:「我們設計 ALBATROSS 的想法,是利用環境,而不是和環境對抗。」
研究團隊公開了機器人從空中旋轉落下、再揚帆航行的影片:
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150 公尺高空丟下,落水衝擊少 18.5 倍
在實地測試中,團隊用無人機把 ALBATROSS 帶到 150 公尺高空再放開。它一路穩定自轉落下,以很小的衝擊落在水面,不需要任何幫忙就自己翻正,然後開始航行。研究人員估計,如果沒有自轉減速,同樣的平台落水時要承受的衝擊能量大約是 18.5 倍。
在新加坡水庫的測試中,較大的測試版本最快航速接近每小時 1 公里,連續運作約 3 小時,一路記錄濕度、溫度和風向等環境資料。團隊希望未來可以把它空投到偏遠水域,執行環境監測、氣候研究、搜救或漏油追蹤等任務。不過它目前仍是概念驗證,只在較平靜的水域測試過,而且一旦落水就不能再飛起來。研究團隊表示,下一步希望讓它能在海上連續監測好幾週。
