MIT 做出一只不用脚蹬水、能游也能飞的机器鸟
250 克机器人用同一对柔性翅膀穿过水和空气，70° 仰角、8 至 10 次拍翼即可从湖里起飞
MIT 与 EPFL 团队把一只重约 250 克的扑翼机器人放进日内瓦湖。它从水下向上游，机身穿过水面，继续拍动同一对翅膀，随后飞走。整个过程没有换推进器，也没有靠脚在水面助跑。
- 水的密度约为空气的 1000 倍，同一对翅膀要同时承受两套相差悬殊的负载。
- 柔性膜翼在水下会被动弯曲，把翼尖拍幅缩小 60% 至 90%；离水后又恢复足够的拍幅和升力。
- 70° 出水角的试验全部成功，机器人用约 8 至 10 次拍翼完成离水。
- 论文证明了跨介质运动可行，风浪、转弯、自主采样与长期海洋任务仍待验证。
一只机器鸟，从湖里直接拍翅膀飞走
这台机器人有机身、两片膜翼和一条可调角度的尾翼。防水电机通过曲轴带动翅膀上下拍动，尾翼控制上仰和下潜。机翼表面涂有疏水纳米材料，离水时能更快甩掉水。
它也能反向完成动作：以约 5 米/秒冲进水里，速度迅速降到约 0.5 米/秒，再接着用翅膀游动。论文把这套机器人称为 FAAV，即“扑翼水空两栖飞行器”。
难点在同一对翅膀，水里和空中都得有用
会飞的机器人已经很多，会游的机器人也不稀奇。把两种能力塞进一台机器，冲突从翅膀刚碰到水的那一刻开始。
空气稀薄，翅膀要快速扫过更大空间，才能产生足够升力。翅膀太小或太软，机器人托不起来。
水的密度约为空气的 1000 倍。翅膀照着空中的幅度硬拍，阻力会暴涨，电机可能先到扭矩上限。
如果只按流体尺度推算，为了保持相近的推进效率，从水到空气的拍翼频率应变化约 12 倍。但海雀、海燕等潜水鸟通常只变化 2 至 4 倍。它们会收小水下拍幅、改变翼面积，把肌肉维持在较窄的工作频率里。
团队把机器人当成可重复调参的“机器鸟”：换三种翼展、五档刚度，再分别改变拍翼频率与尾翼角度。动物难以按实验指令反复做同一个动作，机器人可以。
| 以往方案 | 怎样跨介质 | 代价 |
|---|---|---|
| 两套推进系统 | 空中用旋翼，水下用螺旋桨 | 重量、阻力与结构复杂度增加 |
| 额外出水装置 | 靠浮力、燃烧或弹射提供离水能量 | 很难连续重复，仿生价值有限 |
| 复杂折叠翼 | 入水后主动收翼，离水后展开 | 关节、密封和控制环节更多 |
翅膀不折叠，靠受力后自己变形
这项设计的核心是一种被动折中：翅膀不需要接收“现在下水，请收起来”的指令，水本身施加的负载就会让它弯曲。
实验里，小翅膀在水下 5 赫兹时速度最快，约 0.95 米/秒，但低速起飞时提供不了足够推力。大翅膀飞行更有利，水下速度降到约 0.64 米/秒。中等尺寸、中等刚度最终成了折中点：水下约 0.79 米/秒，空中平均约 6.3 米/秒。
70° 仰角，把出水分成三段
只靠柔性还不够。机器人接近水面的角度必须给翅膀留出空间。角度太平，翼尖会反复拍进水里；角度过陡，机身又会向后栽回去。
尾翼把机身抬到约 70°，翅膀继续在水下推着机器人向上。
前 4 次拍翼主要靠水动力，第 5 次开始掠过水面并甩掉附着的水。
约第 6 至 7 次拍翼后，频率升到 10 赫兹，尾部再用两次拍翼完全离水。
湖面试验中，机器人通常用 8 至 10 次拍翼完成起飞。论文报告的 70° 试验全部成功，并把“自由飞行在 1 秒内实现”作为结果之一。它没有像海雀和鸭子那样用脚划水。
不用脚划水不等于出水轻松。出水阶段的单位质量功率约为空中巡航的 2.6 倍、为水下巡航的 10 倍以上，是整条运动链中最耗力的一段。
它证明了跨介质可行，还没证明能去海上干活
这项研究的价值有两层。工程上，它做出了一套能重复跨越水和空气的轻型扑翼平台。生物学上，它让研究人员可以系统改变翼展、刚度、频率和出水角，反过来检验潜水鸟为什么采用相近的运动策略。
论文已经测到
- 风洞、水池、水槽、室内飞行与自然湖面的多组试验
- 三种机翼尺寸、五档刚度和多组拍翼频率
- 11 次湖面出水试验，加 15 次水槽角度试验
- 飞行、游泳、出水与俯冲入水均有实机记录
论文尚未展示
- 风浪、湍流和恶劣天气下的稳定出水
- 机翼主动转弯与完整自主导航
- 携带采样设备后的续航和可靠性
- 海洋长期巡检与高频重复任务
论文估算，按当前电池、功率和速度，机器人单次充电可飞约 6 千米，或以低频拍翼在水下水平游约 2 千米。这两个数字来自功率模型，不是完成整段任务后的实测里程。
研究团队设想让它从岸边或船上飞向冰山、港口设施或鲸群附近，下水测量或取样，再飞回来交付数据。要走到这一步，至少还要解决转弯翼、风浪稳定性、自主控制、通信和传感器负载。
带走一句：这台机器的突破不在多装了一套水下推进器，而在让同一对柔性翅膀利用流体负载自动换状态，从水动力推进连续切到空气动力飞行。
主要来源：MIT News；Zufferey 等，《Leaping out of the water: aerial-aquatic locomotion with flapping wings》，Science 393, 207–211（2026）；MIT 开放论文与补充材料。
图片与视频版权归原作者及 MIT 所有。速度、功率、频率、出水角和试验次数均来自论文及其补充材料。