就在兩年前，一台微型機器人鰩魚成為世界上游泳速度最快的軟體機器人。 現在，它的後代之一打破了這一記錄——而且它使用的能源比它的前輩還要少。 22.8 毫米長的這台原始機器人是由北卡羅來納州立大學的尹傑副教授及其同事設計的。

速度極快的新型鰩魚機器人在水面遊動的側影北卡羅來納州立大學

它有兩個類似鰩魚的柔性聚酯翅膀，實際上是一個彎曲的雙穩態結構的左右兩端。 雙穩態指的是一種張力結構能夠在不需要任何能量的情況下保持在兩個位置中的任何一個–髮夾就是雙穩態結構的一個很好的例子。

模仿蝠魟和人類蝶泳動作的原始機器人

機器魚雙穩態機翼結構的中間夾在上下兩個軟矽膠氣動致動器之間。當頂部致動器注入空氣時，致動器會向上彎曲，拉起機翼結構的中部，使其”折疊”到一個位置，從而將兩個機翼向下拉。 當頂部的致動器被放氣，底部的致動器被充氣時，結構會向相反的方向折斷，使機翼再次向上。 下面的影片示範了這個機制。

透過這種方式（透過外部氣泵）來回啟動兩個致動器，可以快速扇動翅膀，使平均游泳速度達到每秒3.74 個身長。 據科學家稱，這比以前的軟體游泳機器人快了大約四倍。

在68 毫米長的新型機器人曼塔中，殷和他的團隊取消了雙穩態設計和底部致動器。 現在，靈活的翅膀結構是單穩態的，這意味著當沒有能量施加時，它將始終恢復到一個位置–中間彎曲向下，翅膀向上。

新型單穩態鰩魚機器人，圖中為其預設位置

充氣時，單頂氣動致動器向下捲曲並向下拉動機翼結構的中部，使機翼向下折疊。 然而，一旦讓推桿放氣，結構的彈性恢復力就會使其恢復到預設位置，並在過程中將機翼向上拉起。

因此，原來的機器人在每個上下拍打翅膀的周期中，需要花費時間和能量交替充氣/放氣兩個致動器，而新機器人只需啟動一個。 這項改進使機器人的平均游泳速度高達每秒6.8 個身長，而消耗的能量卻比原來的機器人少1.6 倍。

受蝠鱝啟發的新型軟體機器人正面視圖

此外，新設計還允許機器人透過改變游泳速度在水體中垂直移動。

“當機器人的鰭處於靜止狀態時，氣室是空的，會減少機器人的浮力。 而當機器人緩慢扇動鰭時，鰭處於靜止狀態的時間更長，”該研究的第一作者、博士生覃海濤（音譯）說。 “換句話說，機器人拍打鰭的速度越快，氣室充滿的時間就越長，浮力就越大。”

科學家現在正在研究一種橫向操縱機器人的方法，並著眼於未來的應用，如海洋探索和水生野生動物觀察。 您可以在下面的影片中看到它的動作。

有關這項研究的論文最近發表在Science Advances雜誌上。