MIT航海機器人：像帆船一樣衝浪 像信天翁一樣翱翔

據外媒報道，如果你在信天翁下面駕駛著一艘帆船那麼你會得到什麼啟發？來自麻省理工學院(MIT)的工程師們由此製造出了一種混合動力的機器人滑翔機，它能夠同時擁有空中和水上的最佳運動狀態。據了解，這個滑翔機能夠像鳥一樣翱翔、像帆船一樣在水上衝浪。不過它在高空所需的風力比信天翁要少，另外行駛的速度也要比帆船快上10倍。

信天翁被認為是生物工程領域的奇蹟。這些傳說中代表了好運的鳥類擁有一種能使它們展開長距離滑翔的生理機能。它們的翅膀寬至12英尺（3.7米），非常強壯的前緣和肌腱使其翼關節可以固定在某個位置。

這種鳥類可以在空中停留數年，期間它們只需要周期性地從海里捕撈出一條魚，不停歇的飛行遷徙1萬公里是家常便飯。不過它們並不擅長動力飛行，同時它們的飛行速度也很少被人注意。

MIT的Gabriel Bousquet、Jean-Jacques Slotine、Michael Triantafyllou對信天翁的空氣動力學進行了研究並找出它們是如何管理史詩般的遷徙。最後他們發現，鳥類經常改變高度但速度卻不快。雖然空氣流速的差異不是很大，但通過在不同層之間的運動，信天翁很好地利用了「動量轉移」。也就是說，當從較高、更快的層向下俯衝到較低、較慢的層，能量會從從上一層往下一層釋放，這樣鳥在不拍動翅膀的情況下也能加速。

對此，MIT科研小組指出，這種原理和數學原理跟帆船運動的機制一樣。帆船運動是一項介於兩種非常不同的介質之間的運動--空氣和水。受到風力作用的帆將把能量或動力轉移到水裡，此時，船就會向前推進。

讓研究人員感興趣的倒不是兩者的相似之處反倒是它們的不同之處。信天翁可以利用很小的風速差異，而帆船需要利用非常大的差異。那有沒有什麼方法可以將兩個屬性組合在一起呢？

結果就是航空航天學教授Mark Drela設計的一種機器人滑翔機。據悉，這種滑翔機重約6磅（2.7公斤）、長約3米、有一根像刀一樣的龍骨--可以浸入水中。另外它還配備了GPS、慣性測量感測器、自動駕駛儀和超聲波測高儀。

根據設計團隊設想，當風力強勁時，滑翔機可以高飛並利用空氣層的優勢，當風減弱時，它會下沉並再次加速。除了機翼和龍骨外，該滑翔機還擁有一個三角形的帆，它可以在水中行駛的時候起到幫助。團隊表示，計算結果顯示，當風速只有5節時，滑翔機可以達到20節。

去年年底，團隊對信天翁滑翔機進行了空氣和水面測試。在速度為20mph（32km/h）的時候，滑翔機從水中起飛並進入自動飛行模式。然而可以通過遙控的方式將龍骨放回水中、轉向然後又再一次將龍骨抬起進入飛行模式。

這項研究成果將在5月21日至25日在澳大利亞布里斯班舉行的IEEE機器人與自動化國家大會上展示。

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