既能在水中又能在陆地工作的机器人通常配备两套推进系统——水中用螺旋桨、陆地上用轮子或腿——代价是重量、能耗和复杂度的增加。以色列内盖夫本-古里安大学生物启发与医疗机器人实验室(Zarrouk 实验室)的研究人员研制的 SAWbot 采用了不同的思路:它像鳗鱼一样,依靠柔性鳍片上的连续行波游动,而整个波形仅由一个电机产生。相关成果发表于《IEEE 机器人与自动化快报》(IEEE Robotics and Automation Letters),并于 2026 年 11 月 5 日对外公布。
一个电机如何产生波浪
蓝色鳍片是一层柔性薄膜,绷在从机器人身体向后延伸的两根支架之间。内部电机转动一个旋转部件,推拉薄膜,使一道平滑、近似正弦的波从前向后持续传播。波向前行进时把水向后推,机器人便向前游动。由于波形本身来自机构结构,因此无需多个同步执行器或复杂的控制器来协调。
前部底盘是一个密封盒,装有电子器件、控制板和电池。两侧的大型履带轮负责陆地行驶,后部的两个浮筒在水中支撑波动组件。在测试中,SAWbot 在水中达到每秒 34 厘米的速度,随后驶上草地、砾石和台阶,全程无需更换任何硬件。
SAWbot 的关键数据
据研究团队介绍,该机器人的推进比为 0.73——即它的移动速度达到所产生波速的 73%,与高效的生物游泳者相当。其机械运输成本在低速时为 0.13、最高速度时为 0.37,跻身迄今报道过的能效最高的游泳机器人之列。野外测试覆盖了水面、草地、砾石、木甲板、斜坡、台阶障碍以及水陆过渡地带。
这对机器人设计者的启示是,巧妙的机构可以替代大量电子器件和代码:一个电机加一个驱动器比一排舵机更容易密封、更便宜、也更易维护——这对要在池塘和湿地中长期工作的机器人尤为重要。团队还表示,该设计对水生生物的干扰极小,因此 SAWbot 在环境监测方面颇具潜力。
图片来源:本-古里安大学 Zarrouk 实验室(经由 YouTube)——水中测试的 SAWbot。
来源:Circuit Digest — This Amphibious Robot Swims Like an Eel and Crawls Over Gravel, All From a Single Motor;本-古里安大学 Zarrouk 实验室——YouTube 上的 SAWbot 视频。
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