仿生扁蟲機器人：靜謐穿梭於水域的環保尖兵

在當今環境監測與生態研究中，游泳機器人扮演著不可或缺的角色。它們被廣泛應用於繪製汙染地圖、研究水生生態系統，以及監測珊瑚礁、湖岸等敏感區域的水質狀況。然而，傳統的螺旋槳驅動裝置不僅噪音過大，更可能對野生生物造成幹擾甚至傷害。此外，水域中自然存在的雜物，如植物、動物和碎屑，也對機器人的行動構成重大挑戰。

針對這些問題，瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）軟性感測器實驗室與非穩態流體診斷實驗室，以及德國斯圖加特馬克斯普朗克智慧系統研究所的研究團隊，成功開發出一款小巧靈活的仿生機器人。這款機器人不僅能輕鬆穿越狹窄空間，更能承載遠超自身重量的負荷。其尺寸小於信用卡，重量僅6公克，特別適合在稻田等空間受限的環境中執行任務，或對水上裝置進行檢測。相關研究成果已發表於《科學機器人》期刊。

「2020年，我們團隊展示了自主爬行的昆蟲級機器人，但開發用於水域環境的無線超薄機器人，這是一個全新的挑戰，」EPFL軟性感測器實驗室負責人Herbert Shea表示，「我們必須從零開始，開發更強大的軟性致動器、新的波動運動策略，以及緊湊的高壓電子元件。」

與傳統螺旋槳系統不同，這款EPFL機器人採用受海洋扁蟲啟發的靜音波動鰭片作為推進系統。這種設計結合其輕巧的重量，使機器人能夠漂浮在水面上，並與自然環境完美融合。

「我們的設計不僅僅是模仿自然，它超越了自然生物所能達到的境界，」前EPFL研究員、現任馬克斯普朗克智慧系統研究所研究組長Florian Hartmann解釋道。

透過以比海洋扁蟲快10倍的速度擺動鰭片，這款機器人可達到每秒12公分（相當於2.6倍身長）的驚人速度。此外，機器人利用四個人造肌肉驅動鰭片，實現了前所未有的機動性。除了前進和轉向，它還能進行受控的後退和側向游泳。

為了驅動機器人，研究團隊開發了一款緊湊的電子控制系統，能夠以500毫瓦的低功率向機器人的致動器提供高達500伏特的電壓——這僅是電動牙刷耗電量的四分之一。儘管使用高壓，但機器人的低電流和遮蔽電路使其對環境完全無害。光感測器充當簡單的「眼睛」，使機器人能夠自主檢測並跟隨光源。

研究人員預見這款機器人將在生態研究、汙染追蹤和精準農業等領域發揮重要作用。下一步計劃是建立一個更穩固的平臺進行實地測試。

「我們的目標是延長操作時間並增強自主性，」Hartmann表示，「從這個專案中獲得的基本見解，不僅將推動仿生機器人科學的發展，更將為與自然和諧共處的實用、仿生機器人系統奠定基礎。」