受到魔鬼鱼的启（qǐ）发，北卡罗来纳州立大学的（de）研（yán）究人员（yuán）开发了一种节能（néng）的软体机器人（rén），它的（de）游泳速（sù）度比之前（qián）的游泳软体机（jī）器人快四倍以上。这些机器人被称为“蝴蝶机器人”，因（yīn）为它们的游泳（yǒng）动作类似于人（rén）在进行蝶泳时手臂（bì）的运（yùn）动（dòng）方式。

这（zhè）项工作的论文（wén）的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空（kōng）航（háng）天工（gōng）程系副教授 Jie Yin 说：“迄今为止，游泳（yǒng）软体（tǐ）机器人的游泳速度还没有超过每秒一个身体（tǐ）长度（dù）的，但（dàn）是海洋动物，比如魔鬼鱼就能，甚至游得更快，而且效率更高。我们想借鉴这些（xiē）动物的生物力学，看看我们是否能（néng）开发出（chū）更快、更（gèng）节能（néng）的软体机器人。我们（men）开发的（de）原型表现得特别好。”

研究人（rén）员开发了两种类型的蝴蝶机器人。一种是（shì）专门为速度而建（jiàn）造的，能够达到每秒 3.74 个身体（tǐ）长度的平均（jun1）速度。第二种被设计成高度机动性，能够向右或向（xiàng）左（zuǒ）急转，这个（gè）原型能达到每秒 1.7 个身体长度的速度。

该论文的第一作者、北（běi）卡罗来纳州（zhōu）立大学（xué）的新近博士毕（bì）业（yè）生 Yinding Chi 说：“研究（jiū）空（kōng）气（qì）动力学和生物力学的研究人员使用一种叫做 Strouhal 数（shù）的东西来（lái）评估飞行（háng）和游泳动物的能量效率。当动物游泳或（huò）飞行（háng）时，Strouhal 数（shù）在 0.2 和 0.4 之间，推进效率达到峰值。我们的两个蝴（hú）蝶机器人的（de） Strouhal 数（shù）都（dōu）在这个范（fàn）围内。”

蝴蝶机器人的游（yóu）泳动（dòng）力（lì）来自（zì）它们的翅膀（bǎng），它们的翅膀是“双稳态的”，这意味着（zhe）翅膀有两种稳定状（zhuàng）态。翅膀类似于一个扣式发夹，发夹初（chū）始状（zhuàng）态是（shì）稳定的，除非施加一定量的（de）能量（通过弯曲它（tā））。当能量达到临（lín）界点时，发夹就会扣成一个（gè）不（bú）同的形状（zhuàng），这（zhè）个状态也是稳（wěn）定的。

在蝴蝶机（jī）器人中，受发夹启发的双稳态翅膀（bǎng）被连接到（dào）一个柔软的硅胶（jiāo）体（tǐ）上。通（tōng）过（guò）将（jiāng）空气（qì）注入软体内部的腔室来（lái）控制翅膀在（zài）两种稳（wěn）定状态之（zhī）间的切换。当这（zhè）些腔室充气和放气时，机身就（jiù）会上下弯曲（qǔ），迫使机翼随之来回（huí）摆动（dòng）。

蝴蝶（dié）机器人只有一个“驱动单元”软体（tǐ）来控制它的两（liǎng）个翅膀，这使（shǐ）得它速度非常快（kuài），但很（hěn）难向左或向右转弯。可操控（kòng）的蝴蝶机器人有两个驱动单元，它们并排连接（jiē）。这种设计允许用户操（cāo）纵两边的翅膀，或者只“扇动”一个翅膀（bǎng），这（zhè）就是使（shǐ）它能够进行急转弯的原因（yīn）。

Jie Yin 说：“这项工作是一个令人兴奋的概（gài）念（niàn）证（zhèng）明（míng），但它有（yǒu）局限性，最明显的局限是，目前的原型（xíng）机器（qì）人被（bèi）细长的管子拴住了，这是（shì）我们用来将空气（qì）泵入中央机构的。我（wǒ）们目（mù）前正在努（nǔ）力开发一个无（wú）拴的、自动的版本（běn）。“

据了解，相关成果已（yǐ）发表在（zài）近期的《科学进展》杂志上。