受（shòu）到（dào）魔鬼（guǐ）鱼的（de）启发（fā），北卡罗（luó）来（lái）纳州立大（dà）学的研究（jiū）人员开发了一（yī）种节能的软（ruǎn）体机（jī）器人（rén），它的（de）游泳速（sù）度比之前的游泳（yǒng）软体机器人（rén）快四倍以上。这些机器人被称为“蝴蝶机（jī）器人”，因为它们的游泳动作类（lèi）似于（yú）人在进行蝶（dié）泳（yǒng）时手臂的运（yùn）动方式。

这项工作的论文的通讯（xùn）作（zuò）者、北卡罗来（lái）纳州立大（dà）学机械和（hé）航空航天工程系副教授 Jie Yin 说（shuō）：“迄今为止，游泳（yǒng）软体机器（qì）人的游泳速度（dù）还没（méi）有超过每秒一个身（shēn）体长度的，但是海洋动（dòng）物（wù），比（bǐ）如魔鬼鱼（yú）就能，甚至游得更快，而且（qiě）效率更（gèng）高。我们想借鉴（jiàn）这些动（dòng）物的生物力（lì）学，看看我们是否能开发出更快、更节（jiē）能的软体机器人。我们开发的原型表现得（dé）特别好（hǎo）。”

研究人员开发了两种（zhǒng）类型的蝴蝶机器（qì）人。一种是专门为速度而建造（zào）的，能够达到每秒 3.74 个身体长（zhǎng）度的平均速度。第二种被设计成（chéng）高度机动（dòng）性，能够向右或向左急转（zhuǎn），这（zhè）个原型能达到每秒 1.7 个身体长度的速度。

该论文的第一（yī）作者、北卡罗来纳州立大学的新近博士毕业生 Yinding Chi 说：“研究空气动力（lì）学和（hé）生物（wù）力学的研究人员使用一种叫做 Strouhal 数的（de）东西来评（píng）估飞行和游泳动物的能量效率。当动物游泳或飞行时，Strouhal 数（shù）在 0.2 和 0.4 之间，推进效率达到峰值。我们的两个（gè）蝴蝶（dié）机器人（rén）的 Strouhal 数都在这个范围内（nèi）。”

蝴蝶（dié）机器人的游泳（yǒng）动力来自它们的翅膀，它们的翅膀是“双稳态（tài）的（de）”，这意味（wèi）着（zhe）翅膀有两种稳（wěn）定状态。翅膀类似于（yú）一个扣（kòu）式发夹，发夹初始状态是稳定的，除非施加一（yī）定量的能量（liàng）（通过弯曲它）。当能量达到临界点时（shí），发夹就会扣成一个不同的（de）形状，这（zhè）个状态也（yě）是稳定的（de）。

在蝴蝶机器人中，受发夹启发的双稳态翅膀被连接（jiē）到（dào）一个柔软的硅（guī）胶体上。通（tōng）过将空气注入软体（tǐ）内（nèi）部的腔室来控（kòng）制翅膀（bǎng）在（zài）两种稳定状态之间的切换。当这些腔室充气和放气时，机身就（jiù）会上下弯曲，迫使机（jī）翼随之来（lái）回摆动。

蝴蝶机器人只有一（yī）个“驱（qū）动单元”软体来（lái）控制它的（de）两个（gè）翅（chì）膀，这（zhè）使得它（tā）速（sù）度非常快，但很难向左（zuǒ）或向右转弯。可操控的蝴蝶机器人有两个驱动单元，它们并排（pái）连接。这（zhè）种设（shè）计允许用户操纵两（liǎng）边的翅（chì）膀，或者只“扇动”一个（gè）翅膀，这（zhè）就（jiù）是使它能够进行急转弯的原因。

Jie Yin 说：“这项工作是（shì）一个令人（rén）兴奋的概（gài）念证明，但它有（yǒu）局限性，最明显的局限是（shì），目前的（de）原型机器人被细长（zhǎng）的管子拴住了，这是我（wǒ）们用来将空气泵（bèng）入中央机构的。我们目前正在（zài）努力开发一个无拴的（de）、自动的版本。“

据了解（jiě），相（xiàng）关成果（guǒ）已发表在近期的《科学进（jìn）展》杂志上。