潜水鸟瞬间扎进水中消失，这画面总带着几分不真实。前一秒还在空中滑翔，几秒后已经在水下追猎，不久又飞回天空。自然界大约有100种鸟类能在空气与水之间自由切换，但工程师们发现，想把这种本领复制到巴掌大的机器上，难度大得惊人。

如今，麻省理工学院和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员造出了一只机械鸟，跑完了整个跨介质流程。这只重约8.8盎司（约250克）的机器人既能飞行，也能直接扎进水里游动，最后借助同一对扑翼从水面起飞。

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据研究团队介绍，这是第一个仅靠扑翼动作就完成飞—潜—飞完整循环的鸟级机器人。相关成果发表在《科学》杂志上。

多数水空两栖机器人会为空中和水中分别设计不同的推进系统，比如螺旋桨加浮囊。但这只机械鸟选择了一条更简洁的路：用扑翼替代螺旋桨，而且在水面起飞时不依赖额外的腿或复杂的折翼机构。

不过这种设计要翻越一道硬坎——水的密度大约是空气的800倍，机翼一入水，阻力就会急剧增加。为了应对这种突变，机器鸟主动调节扑翼频率，同时它的柔性机翼会随着水压增大而变形。在空气中，它能以每秒最高11次的频率扇动翅膀；入水后，扑翼频率降到每秒0.1到6次。水压可以将翼面压弯多达90度，缩短了每次扑击的有效幅度，也就减轻了电机的负载。

研究人员还让机器人实现了中性浮力，使它在水中既不自主上浮也不下沉。这种平衡有助于节省电力，因为机器人不必为了对抗浮力而额外消耗能量。

最艰难的一步出现在机器人打算离开水面的时候。整个出水过渡动作在不到1秒内完成，大约需要8到10次扑翼。但要成功跃出，需要把浮力、扑翼角度和推力精细地耦合到一起，稍有偏差就可能功亏一篑。