Інженери створили робота-птаха, який літає, пірнає і злітає з води

Інженери Массачусетського технологічного інституту (MIT) і Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) розробили легкого робота, який здатний літати, плавати під водою та самостійно злітати з водної поверхні. Розробники стверджують, що це перша подібна платформа у своєму роді — вона може стати прообразом компактних дослідницьких дронів нового покоління. Результати роботи опубліковані в журналі Sci­ence і навіть потрапили на обкладинку випуску.

Пристрій отримав назву FAAV (flap­ping-wing aer­i­al-aquat­ic vehi­cle) — повітряно-водний апарат із махаючими крилами. Його маса не перевищує 300 грамів. За принципом руху дрон наслідує тупиків, буревісників та інших пірнаючих птахів, які використовують крила як для польоту, так і для плавання під водою.

Конструкція FAAV включає герметичний фюзеляж, два гнучкі крила і керований хвіст. Усередині корпусу розміщені акумулятор і електродвигун, який через кривошипний механізм змушує крила рухатися вгору-вниз із заданою частотою. Крила виготовлені з тонких мембран із гідрофобним нанопокриттям — воно пришвидшує відведення води з поверхні після занурення. Хвіст керує напрямком руху вгору або вниз, однак повертати в сторони перший прототип поки що не вміє. Дослідники випробували три комплекти крил із розмахом 60, 80 і 100 сантиметрів — спочатку в лабораторному басейні, а потім у Женевському озері.

Найкращі результати одночасно у воді та повітрі показали крила середнього розміру — з розмахом 80 сантиметрів. Їхня гнучкість дозволяла зменшувати амплітуду в щільному водному середовищі, але зберігала достатню жорсткість для створення підйомної сили в повітрі. За частоти близько п’яти змахів на секунду робот розвивав під водою швидкість майже 1 м/с, а після виходу на поверхню розганявся у повітрі приблизно до 6 м/с.

Для успішного зльоту апарат підводили до поверхні під кутом близько 70 градусів: менший кут заважав чистому відриву, а більший загрожував перекиданням назад. На відміну від більшості водоплавних птахів, які при зльоті додатково відштовхуються лапами, FAAV виходить із води виключно завдяки крилам і хвосту, перевершуючи в цьому живих пернатих.

Одним із ключових досягнень розробки є демонстрація того, що рух у двох середовищах можна забезпечити одним двигуном, попри те що вода приблизно в тисячу разів щільніша за повітря. Надалі інженери планують додати крилам механізм зміни напрямку тяги, перевірити апарат в умовах хвилювання та сильного вітру, а також адаптувати його для океанографічних досліджень.

Практичне застосування таких роботів може бути широким: вони здатні швидко долітати до айсбергів, портових споруд або скупчень морських тварин, занурюватися для відбору проб і вимірювань, а потім повертатися з даними на берег або дослідницьке судно. Для океанографів і біологів це означає суттєву економію часу і коштів та спрощення польових досліджень.