创新背景

有一种鱼，它生性懒惰，游泳能力也差，但却能到达大多数鱼都到不了的地方。这种鱼叫䲟鱼，俗称吸盘鱼，它的第一背鳍演变成一个吸盘，它利用这种吸盘可以吸附在某一物体上，通过挤出盘中的水，借大气和水的压力，牢固地吸附在物体表面。它喜欢附在大鲨鱼、海龟、鲸的腹部或船底，甚至游泳者或潜水员的身上，周游四海，是世界上公认的“免费旅行家”。

创新过程

由伦敦帝国理工学院的航空机器人专家组成的研究团队开发了一种新型无人机，可以附着在各种质地和形状的湿和干表面上，具有节省电池的能力，能够进行更长时间的空中和水下观察。该无人机还可以自我适应在空气和水之间穿梭，允许无人机从空中潜水，然后在水中游泳。这项研究于2022年5月19日发表在《科学机器人》杂志上。

鱼的休息模式

广泛的无人机作业，包括连续飞行和水下推进都会消耗巨大的电力。不系绳的机器人通常无法完成这样的任务，因为它们没有备用的外部电源，以防电池故障。

为了解决这种动力的限制，研究人员从䲟鱼身上获得了灵感，为无人机建立了一个“休息模式”，该模式由生物启发的粘合剂盘实现，该光盘为机器人提供了连接到各种不同纹理和运动的潮湿和干燥表面的方法。这种“休息模式”使无人机可以留在原地的同时降低功耗，该模式也可以禁用，使机器人恢复正常的电池电量进行运动。

在研究了天然䲟鱼盘后，该团队设计并3D打印了一个与鱼类相似的形态特征的原型。制作的设计在各种表面上进行了附着和脱离测试。该系统是第一个能够成功附着在水下和陆地困难地形的机器人系统之一。

通过户外试验，该团队证实了机器人的搭便车能力，在空气-水转换过程中录制视频，以及在淡水和盐水环境中都能工作。通过这些不同的测试，我们观察到搭便车装置是强大的、可逆的和健壮的。

在一项概念验证研究中，无人机连接到一辆游泳车上，并被运送到一个地点，使用内置相机拍摄海洋生物。使用搭车功能的耗电量比使用自行推进系统的耗电量低19倍。这可能会对未来的适应性无人机飞行产生重大影响。

独特的螺旋桨设计

跨越空气-水边界的能力有利于长期空中和水下观测、需要空气和水介质的任务以及海洋生物调查。新型无人机提供了在稳定、快速和连续的方式中跨媒介传输所需的多功能性。

独特的螺旋桨设计使无人机可以在0.35秒内从水下航行器切换到空中航行器，比其他任何空中水上机器人都要快。为了做到这一点，被动变形的螺旋桨在空气中展开，在水下折叠。

迅速过渡符合诸如灾害第一反应、沿海巡逻、冰山探测和海洋生物研究等活动经常需要的要求。

Nguyen博士强调了这种新型的粘接盘，他表示这种形态自适应粘接方法可以适应表面的曲率和表面纹理，无论这些表面是湿的、干的、粗糙的还是损坏的。这是任何传统的吸盘粘合方法都无法实现的。

下一步，研究人员将着眼于开发完全自主版本的类似机器人，可以部署在户外环境中执行环境传感和工业检查任务。

创新关键点

研究人员从䲟鱼身上获得了灵感，设计并3D打印了一种具有吸盘特征的机器人原型。这种创新的设计为机器人提供了一个“休息模式”，能够附着在各种物体上，在降低功耗的同时进行移动和工作。这项研究还为机器人设计了一种独特的螺旋桨，使机器人能够快速稳定地跨越媒介。